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时间的流逝速度会随着维度升高而下降吗?



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2016-01-01

时间的流逝速度并不会随着维度升高,而是与物体运动的速度有关。时间是一种尺度,在物理定义是标量,借着时间,事件发生之先后可以按过去-现在-未来之序列得以确定(时间点),也可以衡量事件持续的期间以及事件之间之间隔长短(时间段)。时间是除了空间三个维度以外的第四维度。根据狭义相对论,时间的快慢跟时空结构有关。人或物体运动的速度越快,时空结构在空间轴上就越压缩狭窄,在时间轴上就越拉长,时间流逝的就越慢

在爱因斯坦以前,一般人总认为时间是「绝对」的,宇宙间任何的场合,不管在飞机上、在家中、在天狼星上,时光都以同样的速度流逝,而其流逝的快慢可以数量来表示,凡是周期变化的现象,都可以作为测量的单位。20 世纪初,爱因斯坦开始介绍「相对时间」,就是在不同的情况下时间快慢不同,在客观的周期测量上,快慢也有不同。以致于现今常以所在环境里的原子和分子振荡之周期(频率)来作为测量时间的标准。

如果我们用爱因斯坦的相对论观点来看「时间」,那是很有趣且奇妙的事。时间和空间彼此有着非常密切的关系,爱因斯坦将时间视同于三维度空间外的另一维度「空间」依据狭义相对论,时间、空间和物体质量是随着物体运行的速度而变的。从一个相对静止的坐标去观察一个运动中的物体,那动的物体质量会相对地增加,与运行同向的尺度会相对地缩短,时间也相对地慢了下来。

举例来说,假设你搭乘速度可达 0.9999999975 倍光速的宇宙飞船,前往距离地球约 9 光年的天狼星。你或许担心如此遥远旅程中的粮食问题,但其实你只需带一顿午餐就够了。因为在那种高速飞行情况下,不单是钟表会慢下来,你的心跳、呼吸以及消化等生理系统也会照着同样的比例慢下来。如果你清早用过早餐后出发,到了天狼星正是吃午餐的时刻,进过午餐回到地球,正赶得上吃晚餐。根据你的时间,你往返两地只用去了半天,可是地球上的人却已经个个老了 18 岁。

另外谈到四维空间一些现象。四维空间有两个奇妙现象:时间扩张长度缩减,前者是关于时间的相对性,后者是关于空间的相对性。人们常说的「时间飞逝」,西班牙科学家 Jose Senovilla 有另一种解释。他表示,宇宙不断扩张、加速的概念是错的;事实上,宇宙的成长是因「时间变慢」所引起,最终万物将会完全静止,而地球也不再存在。观察超新星或是恒星爆炸,会发现光线向宇宙中心移动时的速度比较慢;过去认为,此现象与宇宙扩张有关。可是西班牙巴斯克大学及萨拉曼卡大学的研究团队表示,「不是因为宇宙持续成长,而是时间逐渐停滞。」科学家指出,以往关于重力的反面─「暗能量」(dark

energy) 的理论是错的,这些东西完全不存在。当时间越来越慢时,人们会觉得事情发生得越来越快,快到最后感觉不出来,届时一切将会消失。Senovilla 说,「万物将被冻结,犹如快门捕捉的画面一般。」看来有关时间与空间的争议还是会继续延续下去的。

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