相對論:最恐怖的事,莫過於相對的時間

相對論:最恐怖的事,莫過於相對的時間

很多人對相對論感興趣,是因為相對論雖然是一門非常嚴謹的科學,但是它裡面卻發生了許多比玄幻、神話更加不可思議的事情,比如時間。

膨脹的時間

「天上一日,地上一年」這種以前只能在神話里見到的事情,在相對論里太稀鬆平常了。而且,一日換一年算什麼?在諾蘭大神的電影《星際穿越》里,主人公們來到了一個黑洞附近的星球,黑洞的巨大引力使得它周圍的時空出現了巨大的彎曲,而廣義相對論告訴我們引力能使時間碰撞(也就是引力越大的地方時間越慢),於是出現了這個星球的一個小時等於地球上的七年的情況。「天上一日,地上一年」跟這「一小時抵七年」相比就太小巫見大巫了。

以前在許多文學作品裡看到別人說時間有多可怕多可怕,但是讓我第一次覺得時間真正很恐怖卻是在電影《星際穿越》裡面。男主人公為了執行任務駕著飛船去了一趟黑洞附近的那個星球,來回不過三四個小時,地球上卻已經過了23年,他十多歲的女兒瞬間就三十多歲了。想想這是一種什麼樣的概念:你去電影院看一場電影回來,回來之後你十多歲的女兒的孩子都十多歲了。突然之間你從你深愛的人的世界憑空消失了幾十年,而你卻甚至來不及思念她,這是怎樣的一種恐怖?父親突然之間跟女兒的年紀一樣大是怎樣一種恐怖?

以前我們覺得時間是最公平的一把標尺,它對誰都是絕對的公平。可萬萬沒想到,真相竟然是每個人都有一個自己的時鐘,每個人的時間都可能是不一樣的。

我們上面說的「一小時抵七年」是因為黑洞形成的巨大引力場讓時空彎曲了,然後讓時間變慢了,說得形象一點就是時間膨脹,這種膨脹是引力引起的,屬於廣義相對論的範疇。其實除了引力時間膨脹,還有一種時間膨脹:狹義相對論告訴我們運動的物體時間時間過得更慢一些,也就是速度也會引起時間膨脹。

相對引發的問題

引力時間膨脹雖然推導起來更為麻煩,但是理解起來卻相對簡單,有質量的物體會引起時空彎曲從而產生牛頓力學裡面說的引力,引力的大小也是可以量化的。但是狹義相對論里速度引起的時間膨脹卻經常讓人混淆,因為速度是相對的。

相對速度這意味著什麼呢?因為運動速度是相對的,所以你坐飛船往前方飛的時候,你因為在運行所以時間變慢,但是如果你運動的你為參考系,站在原地不動的我是不是剛好以相反的方向遠離你呢?那麼從這個角度來看是不是我的時間也應該變慢呢?這就導致了運動的你時間變慢了,但是不動的我時間也變慢了,那到底是誰的時間變慢了?如果你飛了一段時間再返回地面跟我對比一下,到底誰的時間流逝得更多?(這就是著名的雙生子佯謬)

愛因斯坦的這套理論叫相對論,你知道這個名字是誰取的么?並不是愛因斯坦,他自己壓根都還沒來得及給它取名字(或者是自己懶得取),但是外面的人看他的論文、文章、談話,到處都是相對相對一詞,時間是相對的,空間也是相對的,同時也是相對的,所以別人直接把這種到處充滿相對這個詞的理論叫相對論,愛因斯坦自己只好接受了。不過說來也有意思,作為大名鼎鼎的相對論的基本假設之一確實一個實打實的絕對論:光速在不同的參考系裡絕對是相同的。

沒有上帝視角

我上面拋出相對運動的問題並不是打算在這裡解釋它(當然在以後肯定會解釋的),特別像雙生子佯謬這種超級燒腦子的問題,不專門開一篇文章是解釋不清楚的。我在這裡想說明的是,想更好的理解相對論,第一步也是最關鍵的一步,就是要轉換思想,要深深把相對的這個理念印在腦海里。有很多人在討論具體相對論的問題的時候知道切換模式,知道時空都是相對的,但是平常一不留神就又回去了。

相對的時空意味著沒有上帝視角,或者你可以認為誰都是自己的上帝。古人認為天圓地方,認為我們自己處在世界的中心,後來麥哲倫開著一艘船一直往一個方向走,結果他沒有掉下去,而是又回到了原點。現在的我們都知道地球是一個球體,我們只是生活在地球的表面上並沒有什麼天圓地方,我們也不是什麼世界的中心,但是,想想在地球的表面,如果把地球看成一個球,是不是也可以認為所有的點都是中心呢?

那麼我們的宇宙呢?你是不是一直覺得宇宙可能是一個三維的大球,我們只是隨機的處在這個大球的一個地方,這個宇宙很大,但是有一個球心?這種思想是不是似曾相識,古人認為天圓地方,即便不自大的認為自己居住的地方一定是中心,那麼起碼總有一個中心吧?但是最後發現地球是一個球,球表面的任何一點都可以是中心。其實宇宙也是這樣,宇宙並沒有所謂的宇宙中心,也可以說任何一個點都是宇宙的中心,宇宙並不偏袒誰,宇宙里的每一個點都是平等的,所以宇宙法則也不會搞特殊,這是當年愛因斯坦思考問題的一個重要出發點。

所以,在思考上面相對運動的情況的時候,可以有你觀測的時間,可以有我觀測的時間,但是就是沒有什麼所謂的真正的時間這樣的概念!!!理解這一點很重要,所謂的真正的時間,真正的空間這些詞,其背後的意義都是指那個絕對的時間,那個上帝視角的時間,而我們的宇宙里沒有上帝,萬物平等!!!

所以,你開飛船遠離地球,因為速度引發的時間膨脹導致的時間變慢,他的意思不是你的上帝視角的時間變慢了,而是我的眼裡世界,你變慢了;同樣,你的眼裡的世界,我的時間由於相對運動也變慢了。

所以,真相是:相對運動的人眼裡對方的時間都變慢了,我覺得你變慢了,你覺得我變慢了,那到底誰的時間更慢?看吧,又被我逮住了,你又把上帝視角的時間調出來了,完全被你無意識的帶出來了,你在想「到底誰的時間」的時候默認是說有一個第三方的基準時間,「到底誰的時間」在這種語境里毫無意義,因為上帝不當裁判。真實的情況就是兩人眼裡對方相互變慢,如果真的要對比時間,你們兩個先碰個面再說,然後碰面肯定需要飛船掉頭,這裡就會涉及其他的過程。

這篇文章就權當於提前給大家打個預防針,提個醒。思維的轉換是相對論里最難的,也是最重要的,以後就會慢慢習慣了,習慣沒有上帝視角的平等新世界。

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