为什么爱因斯坦说时空穿越是真的,谁是穿越者呢?
为什么爱因斯坦说时空穿越是真的,谁是穿越者呢?

为什么爱因斯坦说时空穿越是真的,谁是穿越者呢?

穿越一直是个热门话题,而且这个话题贯穿古今。还有大量的未解之谜似乎都跟穿越有关,例如南极上空出现时空之门,消失20分钟的意大利客机,集体消失的朝圣者等等,这些穿越剧情都带着浓厚的神秘色彩,引人入胜。

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我们暂且不去评论真伪,实际上穿越是真实存在的,而且地球上很多人都在穿越,只不过穿越的时间跨度太小,下面我们来聊聊是怎么回事。

穿越的方式

何为穿越?在保证自己生理没有任何变化的情况下,从一个时间点,跳到另外一个时间点。例如你从2020年穿越到3020年,在这之间1000年的历史中,你消失了。这是我们所理解的穿越,那么问题来了,你消失去了哪里?

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1000年的日子你不过,地球上的其他人还要过呢。因此真正的穿越不是出现与消失,而是时间变慢,例如你衰老的速度在别人看来慢了10倍,因此当他的手表走过10年,他衰老了10岁,而你只衰老了一岁。如果在别人看来你的时间流逝速度达到极致,就有可能在你抬手的一瞬间,外界已经海枯石烂。如果是这样的话,爱因斯坦的《相对论》就是穿越的法门。

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《相对论》分为狭义与广义,其中狭义描述了高速运动可以使时间膨胀,广义描述了强引力场中时间也会膨胀。

速度时间膨胀

19世纪麦克斯韦发表了描述电磁波的方程组,发现其中光(光波)在真空中的速度解是一个常数,也就是说光速是恒定不变的。更为惊人的是1887年,迈克逊莫雷实验证实了光的速度不仅不会变,而且无法叠加,也就是说光速是绝对的。

为什么爱因斯坦说时空穿越是真的,谁是穿越者呢?插图3

举个例子:你以极快的速度开着车,突然打开车灯,我再马路边静止不动看到车灯灯光的速度时C,而你虽然高速行驶,看似追着光,但是光相对于你的速度也是C,这种情况打破了时间的绝对性,换言之你有你自己的时间流速,我有我自己的时间流速,时间是相对的,下面数学证明一下。

为什么爱因斯坦说时空穿越是真的,谁是穿越者呢?插图4

我们一人手里各拿一个同步运行的光钟,光子会在两个镜面之间反射,当光子触碰到上面就会发出嘀一声,触碰到下面发出哒一声,就像钟表一样嘀嗒作响。下面我带着光钟走上飞船以极快的速度运动,在地球上的你看来飞船光钟里的光子竟然走起了斜线,而且“嘀”与“嗒”之间的间隔拉大了,也就是在你看来,飞船光钟运动速度变慢了。而我在飞船中并没有体会到自己时间变慢,因为光钟与我保持静止,它还是在镜面中直上直下的动着。

为什么爱因斯坦说时空穿越是真的,谁是穿越者呢?插图5

不同的人看来时间不同,因此需要重新定义时间,飞船上的我感受到自己正常的时间流速称为本征时间,而地面上的你看到我的时间变慢了称为非本征时间。

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接下来,我们把光钟与飞船的轨迹连线,会得到一个三角形,通过勾股定理,我们可以得到两个时间的关系。

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从等式中你会发现飞船的速度越快,在你看来我的时间就越慢,如果飞船接近于光速,非本征时间似乎静止了,我的一秒可以抵上地球上的千年、万年,这就是速度时间膨胀的穿越方法。

为什么爱因斯坦说时空穿越是真的,谁是穿越者呢?插图8

引力时间膨胀

爱因斯坦在广义相对论中重新定义了引力,引力源于质量对时空的扭曲,你在扭曲的时空中的时间流速比平坦时空中的时间流速慢,而且时空曲率越大,时间越慢,例如黑洞非常致密,周围时空扭曲极为严重。

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在《星际穿越》诺兰就是利用根据这个原理让主角在黑洞附近呆了不到一个月(本征时间),然而当他回到地球女儿已经白发苍苍。

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基于这个原理有科学家说,你如果你有金刚不坏之身,当你进入黑洞的一瞬间回头望向外面你会发现宇宙快速演化到终点,你的一瞬间就是宇宙的一生。

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完成穿越的人

地球上目前穿越跨度最高的人是宇航员谢尔盖,科学家通过速度时间膨胀计算出他总共向前穿越了0.002秒。除此之外,杨利伟等宇航员都经历了程度相对较大的穿越。

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人类目前无法完成特别显著的穿越,这是要受限于飞船的速度,我们也没办法载人靠近太阳或其他强引力场。实际上只要是在运动就是在穿越,只过我们的运动速度太小,光速太大,穿越可以忽略不计。

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举个例子:民航飞机的速度900km/h,代入速度时间膨胀公式(光速30万km/s),你会发现t’约等于t,说明即使是坐飞机穿越的程度都可以忽略不计。

这是真实的穿越,是科学的穿越,或许随着科技的进步,未来我们可以挥挥手就是500年。

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