一提起时间,你会想到什么呢?是不是会想到课堂上老师经常说的那句话:一寸光阴一寸金,寸金难买寸光阴。的确,时间对于我们每个人来说很宝贵,一去不复返,而且是公平的,不会因为你是国王而多一秒,也不会因为你是乞丐而少一秒,所以,牛顿就认为,时间是绝对的、均匀的流淌,任何力量都无法打破时间的频率。
但是,爱因斯坦出现了,狭义相对论指出,时间不是均匀流淌的,而是可以快,也可以慢,用神话故事中来解释就是,天上一天,地上一年。我以前只是把它当作神话看待,仅仅一个故事而已,但现在却成了可证伪的科学事实。
爱因斯坦做了一个大胆的假设,光对于任何观察者来说都是不变的。你打开一个手电筒,无论是站在地球上的人,还是坐在宇宙飞船上的外星生物,他们看到的光是不变的,都是每秒三十万公里。按照这个说法,我们来假设这么一个场景。
我坐在一艘以光速行驶的飞船上,在驾驶舱内打开手电筒,一束光从船头射出去。你在地面上观察这束光,请问你看到的光和我看到的光,有什么差别呢?请记住,我们现在有一个基本的假设,光对于任何观察者来说,都是不变的。
在你眼中,因为飞船的速度是接近光速的,所以飞船会和那束光齐头并进,可能过了一个小时才慢慢拉开距离。这束光仿佛就像是从船头缓慢的走到了船尾。但在我眼中的光却不是这样的景象,光依然是以每秒三十万公里,那束光一下子就与我拉开了距离。这是不是很矛盾呢?你那边,光过了一个小时才拉开距离,而我这边,光一瞬间就走了几十万公里,那到底谁看到的是真实的光呢?
那只能有一个解释,飞船上我的一秒钟,相当于地球上你的一小时,在以光速行驶的飞船上,时间被膨胀了。爱因斯坦还给出了一个数学公式,来描述时间和速度的关系,也就是说,你只要给出速度,就可以计算出时间会慢多少。这么一来,还为中国神话中说的”天上一天,地上一年“这句话提供了科学依据。
爱因斯坦的狭义相对论的逻辑没有错,但是在1905年,这个实验做不了,一是没有这么精确的钟,而是没有这么快的交通工具。直到六十年后,人类发明了铯原子钟,一种六百万年才只会有一秒误差的钟。把铯原子钟放在飞船上,飞船绕一圈回来,证明了爱因斯坦狭义相对论的正确性。
牛顿认为时间看不见摸不着,时间是匀速流淌的,每个人的时间都是绝对公平的,但爱因斯坦认为,时间是可变的。在飞船假设中,飞船上的一秒相当于地球上的一小时,这就仿佛是把那一秒钟膨胀成了一个小时,或许这就是时间的形状。