時間是宇宙間一種獨特的存在,在若干年以前,隨著奇點的爆炸,時間、空間以及一切物質(zhì)迸發(fā)而出。
物質(zhì)就不用說了,看得見、摸得著,宇宙天體、塵埃、一草一木都是物質(zhì)。
空間,我們也可以切實感受得到,我們的宇宙本身就是一個空間,容納著宇宙中的一切物質(zhì)。而時間與它們不同,看不見摸不著,所以很多人甚至認(rèn)為時間是不存在的,認(rèn)為時間只是一種人為的計量概念,是用來記錄物體運動和變化的。在宏觀世界中,時間的確是用來計量物質(zhì)變化的,但這種計量方式并不是人為所發(fā)明的,時間真實存在,且與空間密不可分。
時間真實存在,且與空間密不可分,所以二者并稱為時空。
時間與空間皆不能舍棄對方而獨立存在,如果你深讀相對論,就會對此有所認(rèn)識。
時間不僅是真實存在的,而且時間還會因運動而變慢。這里所說的時間變慢可能與你對時間的理解并不相同。很多人認(rèn)為時鐘則代表時間,時間變慢就是說時鐘會變慢,其實二者并不相同。物理學(xué)上所講的時間,指的是時間的流逝速度,而時鐘只不過是記錄在一定的時間流逝速度之下總共累積了多少時間。當(dāng)然,如果時間的流逝速度變慢,那么最終在時鐘上所累積的時間量必然會相應(yīng)減少。
那么,時間的流逝速度由什么決定呢?是由運動的速度所決定的。
在考慮時間流逝速度與運動速度之間的關(guān)系時,我們首先必須先要創(chuàng)造一種理想的環(huán)境。
也就是一種勻速運動的環(huán)境,這種環(huán)境被稱為慣性系。要證實在慣性系中,時間流逝速度會因為運動速度的增加而變慢并不是一件困難的事情。你只需要讓一只時鐘做勻速運動就可以了,而你本身則作為一個觀察者保持靜止。當(dāng)時鐘從遠處來到你的身邊時,你就會發(fā)現(xiàn)時間真的變慢了。如果你進行了這個實驗,并發(fā)現(xiàn)時間的快慢沒有發(fā)生變化,那是因為你沒有滿足實驗所需要的條件。
我們平時所使用的時鐘只是一種用于記錄時間的刻度工具,并不代表真實的時間,要測量時間的快慢,你需要一只真正的時鐘,一只能夠反應(yīng)出完全確定的時間的時鐘。
這種時鐘就是放射性衰變時鐘,因為放射性物質(zhì)的半衰期是一個確定的時間標(biāo)尺。此外,你還要讓反射性時鐘保持相當(dāng)?shù)倪\動速度,因為如果速度太慢,則時間變慢的程度會過于微小,無法察覺。要多快呢?大概要達到十分之一光速左右吧,也就是每秒3萬公里左右。我們自己無法進行這種條件苛刻的實驗,但這種實驗早已獲得了完全的證實。
科學(xué)家們通常利用半衰期為2.2微秒的μ子進行實踐,這種輕子在宇宙中的運動速度可以達到光速的0.98。
當(dāng)這種輕子移動了相當(dāng)?shù)木嚯x之后,你會發(fā)現(xiàn),到達目的地的輕子數(shù)量比應(yīng)該到達的數(shù)量要少得多。
這是因為高速運動使得這種輕子的時間流逝速度變慢,所以大量輕子并沒有完成衰變,這就是著名的鐘慢效應(yīng)。鐘慢效應(yīng)以現(xiàn)實證據(jù)證明了狹義相對論中所講述的,在勻速運動狀態(tài)下,物體的運動速度越快,則時間越慢。當(dāng)然這是對不同的參考系而言的,如果我們能夠和μ子同速運動,我們又會發(fā)現(xiàn)時間的流逝速度并沒有變化。
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