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為什麼引力越大時間越慢?時間到底是客觀的還是主觀的

由 想法捕手 發表于 藝術2023-01-27

簡介事實上,沒有空間與時間概念就不能談論宇宙的事件,在宇宙之外講時間與空間也沒有任何意義

為什麼引力越大 時間越慢

先說時間到底是客觀的還是主觀的?

嚴格來說,人類所有的客觀認知都是主觀的。這個世界上沒有絕對的客觀。一切認知無非是立場不同。

你或許認為身邊的桌子總該是實實在在的吧,但桌子的概念也因人而異。如果繼續問這個桌子是由什麼構成的,你可以層層推進得出它是原子構成的結論,甚至是一堆夸克與電子,但夸克與電子又是什麼構成?目前的科學就沒辦法回答了。

為什麼引力越大時間越慢?時間到底是客觀的還是主觀的

弦理論認為是一根根的弦,但這種無法被檢驗的描述。對大多數人來說,這更像一種主觀認知。也就是說任何事物只要追根溯源,我們對於它的主客觀的界定會變得越來越模糊。或者說,客觀認知可能只存在於宏觀世界,微觀世界我們無法經驗也就無法界定。

時間的概念很難界定主觀和客觀,其根本原因就在於“時間為何物?”是探究宇宙的一個根源問題,沒有人能給出一個簡潔有力的客觀定義。

從日常角度來理解,為何我們需要時間?

我們知道,要定位一個物體的位置需要三個空間座標,但在實際生活中,我們需要描述的不僅是物體的位置,而是要描述或者記錄許許多多的事件。為了描述一個整體的事件就必須要引入第4個座標,也就是時間座標。

沒有它,我們就無法完整敘事、計劃人生、安排工作……在愛因斯坦之前,我們一直認為時間這把尺是絕對剛性的、不變的,它與空間可以分割、獨立。

然而有運動變化,時間才有實際應用的意義,而運動又需要空間這個舞臺,所以時間就不可能完全脫離和獨立於空間,時間與空間必然結合在一起,形成一個時空的客體。

單獨談時間沒有意義,時間與空間組合在一起才能描述這個宇宙。時間只是時空的一面,而時空也不能獨立於物質單獨存在,物質又無時無刻不在運動,運動需要時間來描述。它們之間就形成了一種難以溯源的依存關係。

如何判定,決定於你以何為源點,而我們沒有理由認為一個人的立場一定比別人更優越。

閔可夫斯基時空圖

愛因斯坦的老師閔可夫斯基提出了一種時空圖概念來描述這個世界,每一個事件都可以做成一個時空光錐。

為什麼引力越大時間越慢?時間到底是客觀的還是主觀的

上圖為池塘表面上散開漣漪的時空圖,擴充套件的水波在空間與時間方向上運動畫出一個圓錐。

為什麼引力越大時間越慢?時間到底是客觀的還是主觀的

以任何一個事件P點出發的光畫出的光錐。上方是未來光錐,光錐內是以事件P點為原點可能引發的所有未來;下方是過去光錐,光錐內的所有事件集合就是P的過去。

為什麼引力越大時間越慢?時間到底是客觀的還是主觀的

因為相對論限定了任何物質的速度無法超過光速,所以最大光錐面代表了光的執行軌跡。可以說一切命運盡在光錐之內。物理學研究的也不過光錐內的世界,而光錐外則是人類的不可知及不可測。

不過這些概念與時間概念一樣,只是我們用來認知世界的一種思想工具而已。

所以客觀的來說,時間是不存在的,但時間概念是存在的,而愛因斯坦把時間概念與空間概念合併成為了時空概念。

再說引力越大時間越慢,是怎麼回事?

愛因斯坦革命性的思想,表明引力不像其他的力,它只不過是時空並不平坦這一事實的結果。

時空扭曲的原因正是時空中的質能分佈,天體並非是由於引力導致它們在彎曲的軌道上運動,它們實則一直在以直線運動,只是時空被彎曲而已,而為了區別我們日常認知中的直線,我們將這種在扭曲時空中的直線軌跡稱為測地線。

也就是說,在廣義相對論中,天體總是沿著四維時空的直線運動,但在三維空間中,我們看見它們是在轉圈。這就像飛機的飛行航線一樣,飛機在三維空間中沿直線飛行,但在地面上投影的航線卻是彎曲的。

為什麼引力越大時間越慢?時間到底是客觀的還是主觀的

時空的形變導致了時間流速的變化。如果非要把時間拎出來說,在像地球這樣的大質量物體附近,時間之所以流速更慢,是因為光的能量和它的頻率有一種關係:能量越大,頻率越高。

當光從地球引力場經過,它會失去一部分能量,而使得頻率下降,這表明兩個相鄰波峰之間的時間間隔變大了。在高空的人會看見,地面上發生的每一件事似乎都變得遲緩了一點。

為什麼引力越大時間越慢?時間到底是客觀的還是主觀的

1962年,人們就曾在一個水塔頂端和底部分別放了兩個非常準確的鐘來驗證這個預言,發現底部的鐘確實走得更慢。而且現在以衛星訊號為基礎的GPS導航系統也證明了這一點,如果我們無視廣義相對論,那我們的定位系統將差之毫釐謬以千里。

總結

說到時間,有時大家還喜歡談論其起源與終結,這涉及宇宙的誕生與末日。事實上,沒有空間與時間概念就不能談論宇宙的事件,在宇宙之外講時間與空間也沒有任何意義。

現在的時間與空間被認為是每個目標物體的動力量,萬物根據它的位置與運動狀態而具有自己唯一的時間流速。

Tags:光錐時間時空空間認知