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走近科学,真实的时间扭曲

2019-5-13@艾米 0 评论

这可能听起来像科幻小说,但科学家们已经发现了时间扭曲。但这意味着什么呢?基本上,时间扭曲是一种通过加速或使时间运行更慢来改变时间流动的现象。

物理学家对时间扭曲的认识已经有一百多年了: 事实上,你现在正处于一种时间扭曲状态。

1905年,爱因斯坦发表了他的狭义相对论,十年之后,他发表了关于 广义相对论 续集,该续集指出引力是空间和时间弯曲的一种特性 – 我们宇宙的结构。因此,任何有质量的东西都可以扭曲时间。

自然,更大的东西会更好地扭曲时间。由于黑洞质量比太阳大数十亿倍,有很大的重量,这就转化为很多时间扭曲的可能性。如果你要接近一个黑洞,物体的引力会时间膨胀,使事情发生的速度比与外部观察者相比要慢得多。然而,如果你想要回程,黑洞就不会成为一个好时光的机器:通过一个叫做事件视界的特定点之后,你和你带来的任何东西都永远不会回来。甚至没有光(因此称为黑洞)。

走近科学,真实的时间扭曲

太阳和地球也可以在明显的尺度上扩张时间。2007年,一颗名为重力探测器B的NASA卫星通过观察地球如何扭曲周围空间,以99%的精度确认了广义相对论。再举一个例子,如果你生活在一个高山顶上,你实际上比在海边的朋友更快地老化,那里的引力更大,意味着时间变慢。虽然公平地说,你的加速老化会以一种完全无法察觉的速度发生。

时间膨胀也可以通过快速移动来实现。根据狭义相对论,相对于静止的视点,移动得更快会导致时间减慢。每当我们在手机上使用GPS查找我们的位置时,这次由于速度和引力引起的翘曲就出现在我们的日常生活中。

GPS卫星的工作原理是在卫星上安装超精确的时钟。卫星上的时钟以不同的速度运行,取决于它们与地球的距离。它们也根据卫星的运动以不同的速度运行。为了使GPS准确地报告你的位置,卫星在计算时间时必须考虑广义相对论和狭义相对论。

当然,巨大物体翘曲时间并不是科幻小说作者喜欢写的那种时间旅行。那么,还有其他方法来扭曲时间吗?嗯,可能吧,但可能性不大。

普遍的共识是,这些包含时间机器的广义相对论的奇异解在真实宇宙中几乎是不可能的。

但有几个选择。第一个不太可能的选择是虫洞,一个物质和光可以通过的理论桥梁,它是由空间的弯曲形成的。虽然一些理论预测这些存在于早期宇宙的微观层面,但他们也发现这些虫洞很可能不稳定,很快就会坍塌。

为了使虫洞真正适用于时间旅行,需要有某种奇特的物质。为了稳定虫洞,理论要求这种外来物质,即一种与构成你周围一切的物质根本不同的未知物质形式。需要负质量和负压力,, 这是科学家们从未见过的,预计也不是很快就会找到。

第二种选择涉及 宇宙弦。宇宙弦是假想的能量管,如果存在的话,它们将非常微小。理论预测,相互加速的两个弦可以以奇怪的方式改变时间,例如在时空中创建可能像时间机器一样的闭合曲线。然而,你需要无限的能量才能加速这些 弦 以达到这种效果 – 这不是你周六下午或任何下午可以做的事情。

本文源自 Live Science ,由米粮仓 艾米 基于创作共用协议(CC BY-NC)发布。

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