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黑洞附近的一小时相当于地球七年,我们能因此获得永生吗?

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相对论已经诞生一百多年了,虽然这么长时间过去了,但很多人仍然对牛顿的绝对时空观念念不忘,无论如何都很难接受爱因身体提出的相对时空观。



这也很正常,毕竟牛顿的绝对时空观更符合我们的日常生活经验,以至于在我们的潜意识里,总会默认时空是绝对的,时间和空间都是绝对的,每个人的时间流逝速度都是一样的,任何人的一秒都是一样的。



不过,时空的相对性早就被证明,之所以时空的相对论如此颠覆我们的传统认知,就是因为我们生活在低速和低引力世界,而只有在高速和强引力环境下,时空的相对性才能更明显地体现出来。



简单讲就是,速度越快,时间就越慢。同时引力越强,时间也会越慢。前者是狭义相对论体现出来的,而后者是广义相对论体现出来的。这就是所谓的“时间膨胀效应”,或者说“钟慢效应”

从更深的层次来理解,时间膨胀效应伴随的还有尺缩效应,两者体现的本质是一样的,一个是时间,另一个是空间。而时间和空间是有机的整体,两者不可分割。



严格来讲,时间膨胀效应体现的是时间,空间和物质之间的关系,时间和空间是整体,也就是“时空”,而时空中不可能没有物质存在,也就是说时空和物质也是整体,必须同时存在。

时空是物质存在的基础,而物质的运动也会反过来影响时空。



科学是相当严谨的学科,不能仅仅有空洞的理论,更需要有强有力的证明。而爱因斯坦早就用数学公式证明了时空的这种相对性,具体过程有些复杂,而且会涉及到晦涩难懂的高等数学。

对于科普来讲,就没必要把全部过程一一讲述出来,科普最重要的工作是把复杂的过程简单化,虽然这样做肯定会出现某些不严谨的地方,但对于科普来讲已经足够了,我们不是科学家,更多的时候需要通俗的理解。

下面就来具体讲讲速度和引力到底是如何影响时间的,有没有相关公式具体地描述出来。



速度越快,引力越强,时间就越慢。当速度无限接近光速时时间就会趋于停止。同时在黑洞的事件视界附近,引力可以达到无穷大,如此一来,在事件视界附近,时间就戛然而止了。

说白了,光速以及事件视界其实就是时间终结的地方,当然也是空间终结的地方。

何为时间空间终结?说白了就是你将脱离四维时空,身处一个完全不同的时空里,具体什么时空,我们无法理解。

有没有具体公式诠释速度引力对时间的影响呢?有公式,而且公式并不复杂。





从速度对时间的影响来看,只有当物体的速度非常接近光速时,时间膨胀效应才会比较明显。具体来讲,即使速度达到光速一般,时间膨胀也只有15%而已,也就是说时间慢了15%,并不太明显。

不过,如果速度达到光速的0.99倍,时间膨胀就很明显了,能达到七倍。也就是说,0.99倍光速飞行一年,地球时间就过去了七年。



引力对时间的影响也是如此,只有强引力才会有明显影响。

比如说著名科幻电影《星际穿越》就有相应的故事情节。男主人公在黑洞旁边只是逗留了一个小时,但是地球时间已经过去了长达七年之久!这样算下来,男主人公的时间膨胀了大约六万倍,非常明显。



那么,既然时间可以变慢,是不是我们可以长生不老,拥有永生的机会呢?

绝对的永生是行不通的。因为无论是狭义相对论还是广义相对论,时间膨胀必须是两个不同的参照系对比才有意义。如果只有一个参照系,比如说亚光速飞行的你,或者说你在黑洞附近逗留,没有其他参照系,你是感受不到时间膨胀的。

这意味着,无论你的速度多快,所处的环境引力有多强,如果没有其他参照系对比,你并不会感受到时间的任何变化,与你在地球上的感受没有任何不同,因为你感受到的只是你本人的时间,也就是本征时间。每个人对本征时间的感受都是一样的。



只有你来到其他参照系,比如说从黑洞附近重返地球,才会发现地球时间过去了很久,而你的时间只过去了一会,所以你感受到时间膨胀了。

那么,利用速度和引力,哪个更容易做到时间膨胀呢?



就目前人类科技而言,无论是速度和引力,都很难实现明显的时间膨胀效应。因为速度必须非常接近光速才能体现出明显的时间膨胀,人类的速度很难达到亚光速。同时强引力的环境很难制造出来,宇宙中虽然存在天然的强引力环境,比如说黑洞,但黑洞距离地球相当遥远,人类很难短时间内到达那里。目前来看更现实的是利用科技的力量,尽可能延长人类寿命!

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