时间不是物质,也没有质量,怎么会受速度和引力的影响变慢呢?

人类认识的时间刻度只是对客观事物现象的一个衡量标尺,是具有主观认识的定义;真正的客观时间,就是前面说的宇宙大爆炸后不断变化的过程,以及分子层面、原子层面、亚原子层面变化过程。

时间刻度本身是无色无味看不见摸不着的抽象概念,所以网上常常看到一些人认为时间本来不存在,只是人为制造出来欺骗自己的概念。其实这是不懂时间的本质,不知道时间是一把看不见的尺子,丈量着事物变化的过程和顺序。

  • 时间对人类的意义

人类正是因为认识了时间,并且按照自己对日出日落四季变换等自然规律的理解,制定了时间间隔的统一划分,就为这根看不见的时间之尺标明了看得见摸得着的刻度,人类就有了在不同地域认识问题和事物变化的统一标准,让人类可以形成逻辑思维和记忆。如果没有时间这个刻度,人类就不可能有今天的文明。

时间刻度是人类主观认识与地球自然客观规律相结合的产物,这个时间刻度主要有年月日时分秒。在我们日常生活中,1秒就是“滴答”一瞬间,似乎太快,什么事情也干不了;但在科学研究领域,1秒(s)是很长的,可分为毫秒(ms)、微秒(μs)、纳秒(ns)、皮秒(pm)、飞秒(fs)、阿秒(as)、仄秒(zs)、幺秒(ys)等。

秒以下每一个下分单位,都是上分单位的1/1000,ys则等于10^-24s,也就是1亿亿亿分之一秒。

这是一个多么小的时间片段?我们可以这样理解,如果1ys有1s那么长,同比例放大,1s间隔就相当于过了3亿亿年;而在1ys时间里,宇宙大爆炸已经从纯能量生成了夸克对和X玻色子,光速可以行进1个质子的1/6距离,W、Z玻色子的寿命只有约0.33ys。

量子力学认为,人类认识的最小时间单位是普朗克时间,尺度约10^-43,也就是1000亿亿亿亿亿分之一秒。因此人类只能认识这个时间片段以后的事物,比这更小的时间片段对于人类来说,没有意义。因此人类无法认识宇宙大爆炸普朗克时间之前的事物,当然更无法了解大爆炸之间的奇点。

要弄清这个道理,要讲一大堆量子力学基本理论,有兴趣朋友可以自行找资料查看,这里就不扯了。

  • 主观时间刻度与客观时间

人类认识的时间刻度只是对客观事物现象的一个衡量标尺,是具有主观认识的定义;真正的客观时间,就是前面说的宇宙大爆炸后不断变化的过程,以及分子层面、原子层面、亚原子层面变化过程。

因此不管宇宙中有没有人类主观确定的时间刻度标杆,分子、原子的变化依然在进行,所有事物的诞生、成长、成熟、死亡的演化过程都在继续,而且一维向前,这才是客观时间的意义所在。所以时间是客观存在的,不管人类认识不认识,它都存在,人类认识了时间只是为自己文明进程增加了砝码而已。

  • 时间膨胀效应是速度和引力导致物质运动相对变化

这里说的时间膨胀效应,就是在高速系或引力(重力)系,时间流逝会变慢。这是因为速度越高,引力越大,对周围时空的扭曲越大,光和时间都弯曲了,时间流逝就慢了。但这种变慢不是人类主观标定的时间刻度变慢,而是物质本身变化变慢,因此是客观的。

现在,我们应该理解,让时间变慢不是抽象的时间刻度表面,而是物质内部微观运动变慢。

就比如人体细胞,不同细胞有不同寿命,在我们地球时间世界,味蕾细胞寿命约10天,肝细胞寿命约150天,肠细胞寿命约3天,全身所有细胞都有寿命,老细胞死亡,新细胞生成替代死亡的老细胞,从出生到成长到成熟再到老去,当细胞分裂到了自己次数极限时,就不再生长出新细胞,人就会死亡。

而在时间变慢的速度和引力参考系中,人们感受到的时间流逝并没有变化,细胞寿命多长还是多长,分裂多少次还是多少次,过了100年死亡还是过了100年死亡,并没有感受到长寿了。因此人为标定的时间刻度是不变的,物体内部微观变化也是不变的,变化的只是两个参考系的时间流逝不一样了。

只有当两个参考系的人们或物质重新会合到一起时,对比才会发现高速系或大重力系中的人与地球本土人过去的时间完全不一样,宇航员们回来依然年轻,而地球人已经老去。但宇航员们自己经历的时间,无法感受到自己长寿。

  • 时间膨胀理论

爱因斯坦相对论中时间膨胀理论有两个公式,一个是速度时间膨胀公式,一个是引力时间膨胀公式,速度越快,时间膨胀就越大,引力导致的重力越大时间膨胀也越大。

公式一,狭义相对论速度时间膨胀计算公式:t‘=t/√[1-(v/c)?];公式二,广义相对论引力时间膨胀计算公式:t’=tx√(1-2GM/rc?)。

根据这两个公式,我们可以计算出在不同的速度和重力参考系,对应地球时间膨胀的速率。但这种膨胀在较小速度或较小重力变化中显示的微乎其微,如果按照人类寿命变化,可以忽略不计,但在科学研究和导航中,就非常重要了。

  • 最典型的例子就是导航系统对时间膨胀效应的修正

GPS卫星相对地球运行速度为每秒4km,虽然这个速度时间膨胀不明显,但影响是存在的。根据公式一,计算出这个速度对应地球的时间膨胀只有一千亿分之八,一年下来就慢了千分之三秒;GPS卫星在20000km高空运行,受到的重力影响只有地球的四分之一,根据公式二,卫星时间比地表时间会快千亿分五十三,这样每年时间就比地球快了千分之十七秒。

里外一折,卫星时间就比地球时间流逝要快千亿分之四十五,科学家们就要把卫星时钟频率调慢千亿分之四十五,才能够天地时间相对应,否则导航就会失之毫厘谬以千里,每秒定位会相差11.4米,要不了一天,你开车的导航就找不到北了。

但这点时间放在人类寿命身上就看不出来了,如果一个人一直在卫星上居住,每年时间比地球就快了千分之十四秒,如果这个人在地球上能活100岁,在卫星上也能活100岁,只是相对地球100年短了1.4秒而已,一生能觉察出来短了这1.4秒吗?

  • 时间膨胀在高速系和极端引力系统才更明显

按照前面公式计算,当速度达到光速50%以上,时间膨胀将达到1.15倍,也就是说在速度为15万km/s的飞船中度过1年,地球人就过了1.15年;随着接近光速,时间膨胀效应就会越来越明显。

比如在光速99.99%的速度中,时间膨胀可达70倍,在这种飞船中过一年,地球人就会过了70年。而到达极端接近光速的99.999999999999%时,时间膨胀可达707万倍,在这种飞船中过一年,地球就过去了707万年。随着无限接近光速,时间会趋于无限慢。

但这种变化,只有对比才能够显示。飞船中的人过了一年还是只感到一年,在排除各种环境物质条件情况下,能活100岁还是只能活100岁,并没有感觉到长寿。

重力对时间的影响也是同等的,只有在极端重力条件下,时间膨胀才会很明显。比如要在黑洞事件视界附近,时间膨胀才会很大。在科幻电影《星际穿越》中,宇航员库珀和他的同事们进入了一个黑洞附近星球,那里的1小时等于地球7年,时间膨胀了6万多倍。他们在那里过了十几个小时,回到地球他的女儿已经老态龙钟,处于弥留之际,而他自己还和走时一样年轻,不过他感受到的生命也只过了十几个小时。

但这只是科幻,如果按照公式计算,这种时间膨胀效应已经接近了黑洞事件视界,极大的引力潮汐力早就把飞船和人撕碎为基本粒子了,因此在现实中是不可能实现的。

  • 时间膨胀理论早已经被证实是正确的

时间膨胀效应早就不是纯理论范畴了,而是经历了无数观测和实验验证,证明非常精准和正确。在航天和物理学研究实践中,这已经是必须采用的参数,如果不按照这个理论对时间膨胀效应进行时钟的相对论调整,导航和定位就不可能成功,比如前往火星的探测器就将不知飞往何方,前面说的导航定位也无法进行。

科学家在研究宇宙高能射线和高能粒子时,观测到相同的粒子,速度越快衰变越慢,寿命越长,其运动变化严谨符合相对论时间膨胀效应。

说了这么多,无非是要帮助读者弄清楚,所谓速度和引力让时间变慢,并不是人为确定的时间刻度变慢了,而是任何物质内部运动变化变慢了,有意识的时间感受并没有变化,而且这种变化要在不同速度或重力参考系对比才能够发现变化。因此这种变化是相对的,这就是相对论之所以叫相对论的精髓所在。

不知道有这方面疑问的朋友理解了没有?如果对你有帮助,本人将感到非常高兴。如喜欢我的文章,请支持点赞关注,谢谢阅读,欢迎讨论。

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