如果一个人不知道爱因斯坦的相对论,那么在他的眼里,时间是不会变的。
可是当人走进了爱因斯坦的世界,那么一切都将发生改变。
时间真的是一样的吗?
时间究竟是什么?它对待每个物质都会是公平的吗?
如果知道了时间的本质,我们就会发现,所有的物质,都慢了宇宙一步。
宇宙的结局早已经书写好,我们看到的是过程。
宇宙的结局早已经注定
时间与运动
小时候老师经常教育大家, 珍惜时间 ,时间对于每个人是公平的,它不会快也不会慢,你在贪玩的时候别人在学习。
但是,当学习了 爱因斯坦的狭义相对论 之后,这句话或许就是错误的了。
时间可不是对谁都公平, 它的快慢取决于运动的速度 。
老师的那句话对,但是不完全对, 在地球宏观的物质中,时间的确是相同的 ,但是在运动体系里面,那就是另外一回事了。
时间或许并不一定公平
1971年,美国的两架战斗机做过这样一个实验。
它们装有 当时世界上最精确的铯原子钟 ,可以记录下 纳秒之间的误差 。
1纳秒等于10亿分之一秒 ,可想这是多么精确。
这两架战斗机 一架向东 ,飞跃大西洋到达伦敦; 一架向西 ,飞跃太平洋和亚欧大陆到达伦敦。
很显然,向西的飞机要比向东的飞机飞行更久。
当然,他们 在出发点还放了另外两台铯原子钟 ,它们没有运动,静止在原地。
精确的铯原子钟
实验结果显示,向东的铯原子钟比原地的慢了 59纳秒 ,向西的铯原子比原地的慢了 273纳秒 。
就算时候科学家们 排除了地球自转的影响 ,最终的结果是, 两个铯原子钟都比静止地慢了一些 。
结合爱因斯坦的奇迹理论—— 时间膨胀 ,可以判定出,越快的物体,它的时间会越慢。
所以,当你和同学 处于两个不同的运动体系内 ,具有不同的运动速度之后, 时间对于你们二人并不公平 。
由此,这展开了天文学上最经典的假说,宇宙已经被设计好,所有物质都在追逐宇宙的脚步,包括我们,其实是活在宇宙的过程中。
时间膨胀
宇宙的速度
宇宙起源于一场大爆炸,根据爱因斯坦质能方程可以知道, 质量可以转化为能量 ,那么 能量也可以转化为质量 。
我们的宇宙就是后者, 大爆炸产生的巨大能量产生了质量 ,它们最初是微观的粒子,经过大约 1亿年的聚合 ,最终诞生了第一批天体。
大爆炸的能量也在驱使空间发生膨胀, 这个膨胀速度超过了光速 。
因此,天文望远镜所探测到的宇宙 930亿光年的直径 , 不是宇宙的真实大小 ,而是可视范围,也就是光能达到的地方。
可视宇宙示意图
真正的宇宙边际,光还没有去往那里,我们看不见,但是我们不能否认不存在。
天文学上称呼的宇宙,严格意义上叫做 「可视宇宙」 。
于是,宇宙和宇宙内的物质, 处在了两个不同的时间体系内 。
按照宇宙的时间线,它可能还在继续膨胀,可能已经完成了膨胀,不管处于哪个状态,它的速度都比一切物质快,包括光。
人类也算是宇宙的物质, 我们正处于在已经完成的道路上行走 ,我们所处的空间,是宇宙曾经走过和开辟的路。
宇宙膨胀
这就是天文学上的 「宿命论」 ,即宇宙中任何物质的终点都已经确定,所谓的时间,只不过是走向宿命的过程。
这就陷入了一场矛盾,如果宿命论存在,那么相对论就会是错误的,因为根本就没有时间。
或许,爱因斯坦的 相对论说的就不是人类、也不是宇宙的物质 ,而是 宇宙本身 。
因为按照宿命论的说法, 时间在宇宙身上是成立的 ,只不过在物质身上不成立。
宇宙宿命论
难怪有人说爱因斯坦是外星人,它的理论似乎都不是针对人类的,当时根本做不出来相对论的实验,即便是现在,科学家们也只能通过侧面实验间接验证。
人类不仅正在经历宇宙形成的过程,我们甚至还在 重复光走过的旅途 。
这就好比人类坐的是一辆拖拉机,而光是一辆高铁,我们所「看」到的前方景色,是高铁告诉我们的。
如果想要看高铁之前的景色,那么就要追上并且超过高铁。
我们正在经历过程
追上宇宙
如果宇宙已经终结,那么 终有一天光会最先到达旅途的终点 。
人类会看见终点,但是 人类很难到达终点 。
科学家曾经试图追上光,他们使用 粒子加速器 将质子、电子这一类的带电粒子进行加速,让它们无限逼近光速。
这些粒子们不负众望,一次又一次刷新着记录, 但是距离光速时终差那么一点点 ,就是这 一点点差距会让人类落后于光亿点点 。
粒子加速器
根据物理神人爱因斯坦的质能方程变化式,可以得到 质量和速度的关系 ,没错又是爱因斯坦,他带着速度又来了。
变化式指出, 有静止质量的物质 ,如果速度达到光速,那么质量会变成无穷大。
只有 不具备静止质量的光子 ,才能达到光速,否则其他的物质达到光速,是违背宇宙的。
加速器里面的质子也好,电子也罢,都具有静止质量, 它们无论如何都达不到光速 ,只能无限接近光速。
原子内的各种粒子
光子不带电,没有静止质量,粒子加速器无法加速它。
光成为了人类无法突破的屏障, 人类这样的宏观物质,连光速的1%都很难接近 。
因此,爱因斯坦,又双叒叕是他,提出了一个假设,那就是在宇宙中,存在这样一个通道,它连接着两个空间, 能够通过这个通道实现时空穿梭和时间旅行 。
这个通道是爱因斯坦和另一位科学家 纳森·罗森 在研究引力场的时候提出来的,学术界将其称之为 「爱因斯坦-罗森桥」 ,不过它有一个更有名的名字—— 虫洞 。
爱因斯坦假设的虫洞
通俗点说,虫洞就是 狭义上的时空隧道 ,能够实现一个物体到另一个空间的瞬移。
有了这个虫洞,进行空间旅行就不一定要达到光速甚至超越光速,只需要这样一个隧道,就能完成穿越。
按照爱因斯坦大佬的假设, 虫洞是引力场引起的 ,因此它应该在宇宙中无处不在。
只可惜,人类迄今为止还没有发现虫洞的证据,或许它就和相对论一样, 对于人类来说太超前了 。
虫洞或许无处不在
离开太阳系
人类想要去往宇宙,第一步就是要离开太阳系,可惜, 人类目前的脚步只是来到了月球 。
月球是一颗卫星,它属于地月系, 本质上是地球引力系统中的一部分 ,也就是说, 登月也属于地球范围的事情 。
搞了半天, 人类还是没有离开地球的控制 。
所以,标志着人类彻底离开地球束缚的壮举应该是 登陆火星 ,目前还没有实现。
登月也没能离开地球的引力范围
而真正标志人类迈向星际的,就是离开太阳系。
有两颗人类制造的探测器正在飞离太阳系,它们就是 旅行者号两姐妹 。
但是很可惜, 这两位旅行者虽然离开了太阳风层 ,但是距离真正的太阳系边际还有很长一段距离。
更要命的是,它们两个的电池已经快消耗殆尽, 2025年就将正式与人类诀别 。
至此之后,它们的生死人类未知。
旅行者一号
限制人类离开太阳系的两大关键是 能源和人类有限而短暂的寿命 。
能源方面,人类最先进的核电池也只能提供最高 100年的使用期限 ,这根本就不够离开太阳系。
其次就是人类的寿命,按照旅行者两姐妹的速度,它们断电之后,还会继续航行 3万年 才能彻底离开太阳系,人类根本等不到。
想要在宇宙穿梭, 真的不能只依靠航行 ,不然得飞到啥时候。
人类无法离开太阳系
爱因斯坦说的虫洞,或许真的存在。