2019-09-12 11:46:55 蚊知

流逝的時間

“時間”是個大話題，歷代哲學家科學家都對這個概念進行過不斷思考，但是直到愛因斯坦的出現，“時間”這個概念才煥發出不一樣的光彩，也正是他讓人類以從未有過的視角思考著過去、現在和將來！

“時間”是什麼？這對我們來說，是一個極為抽象的概念，我們在太陽的升起和下落中看見了它，在拋向空中的石頭飛行中看見了它，在衰老的容顏中看見了它。但是，即便如此，我們還是無法捕捉到“時間”的具體形象。

我們只知道時間有很多特性，比如方向性，時間只往前走不會倒退，時間是矢量；時間的相對均等性，從宇宙大爆炸到現在，時間並沒有在特定時刻極速飛轉或緩慢運行。地球上的你和我，即使聰明或愚笨，貧窮或富有，一天也不只不過是24小時。

但是，不得不提，這種均等性是相對來說的，因為在相同時空結構和相對速度裡時間才有均等性，對處於不同時空結構和不同相對速度的兩個事物，時間是不具有均等性的。為什麼不具有均等性？這是因為時間和世間萬物一樣，也會受到其他因素的影響，比如，質量和速度！

按照愛因斯坦在相對論中的描述：時間是不能和空間、物質二者分開解釋的。當下意思就是，沒有空間就時間沒有意義，同理沒有物質時間也沒有意義。當然，沒了空間，物質也是沒有意義的。

愛因斯坦認為時間與空間一起組成了我們現在的四維（長、寬、高、時間）時空，這個四維時空是構成了我們宇宙的基本結構。此外，在測量上，時間與空間並不是絕對的。在不同的相對速度或不同時空結構裡進行的測量，會觀察到時間流逝情況的不一樣。影響時間流逝有兩大因素，那就是質量和速度！

扭曲的時空

質量對時間的影響

按照愛因斯坦的廣義相對論的描述，真空就像一張平鋪的魚網，而擁有質量的天體就好比在一張網上放上一顆鋼球！而凹陷的那部分空間，相對於平鋪的那部分空間則要在曲面上多出很多，故時間在其中流轉時所要花的時間就要延長。

根據相對論中的數學推導，大質量物體（比如：黑洞）附近的時間流逝要比距離大質量物體較遠地方的時間流逝慢。

你可能會覺得這有點不可思議，但是質量對時間的影響其實已經不是秘密了，而且已經得到了證實和應用。例如，我們現在用的全球定位系統GPS。在GPS的研發和使用過程中，科學家們發現，無論他們怎麼對定位系統進行修正都無法避免至少幾公里的定位誤差。直到科學家們將愛因斯坦相對論中質量對時間的影響考慮其中，這種系統誤差才得以避免

我們知道衛星距地球表面很遠，根據萬有引力定律，地球表面處的重力場要大於衛星現在所處軌道的重力場，在這兩種不同重力場的影響下，地球表面處時間的流逝要比衛星所處軌道處時間的流逝要慢，雖然這種時間差別很小，但是當它乘以客觀的距離放大比，這種差別就很可觀了。

光速

速度對時間的影響

此外，在愛因斯坦的狹義相對論中，時間具有“膨脹”效應：

假設有兩個觀察者，一個觀察者處於靜止位置，一個觀察者朝靜止狀態的觀察者做相對運動，那麼觀察者就可以發現，做相對運動狀態的觀察者觀察到的時鐘時間流逝速度要比處於靜止狀態的觀察者附近的時鐘時間流逝速度要慢。

當然，現實狀態下的我們無法察覺這種差別，因為相對運動的速度太小，時間的流逝的差別幾乎可以忽略。

那麼接下來問題出現了，怎麼樣的速度能夠對時間產生明顯的影響作用呢？

於是科學家們想到了光，他們對光進行了一系列實驗，他們讓光以光速朝各個方向運動（相向運動和相離運動）, 然後計算時間差。但是他們發現，無論光朝哪個方向運動，光速都是恆定的，在光以光速的行進的過程中，時間並沒有對它發生任何改變。

這種現象一時困惑著大部分科學家，因為光以光速來行進時速度並沒有對時間產生影響。這是不是就說相對論錯了呢？當然不是！愛因斯坦認為，光速是宇宙中速度的極限，任何一種物體的運動速度都無法超越光速。根據愛因斯坦的公式推導，一旦物質的速度達到光速，時間就失去意義，時間也就不存在了。這就是速度對時間的影響！

黑洞的中心是一個奇點

奇點

現在，我們知道速度達到光速之後時間便失去意義。那作為時間的另一個影響因素：質量，達到何種狀態時時間也會失去意義呢？

對於這個問題，其實現代物理學也給了很好的答案的。

但是我們必須先得想象一下，如果要達到對時間的這種影響程度，那就需要非常大的質量。一講到大質量，我們就得講到黑洞。

我們對黑洞的瞭解一般是知道黑洞質量很大，黑洞會將周邊所有能吸引進去的東西吞噬，甚至連光都無法逃脫。

基於這種認識，我們就會十分好奇，黑洞的最裡面是什麼？為何有如此大的吸引力？當然，我們現在知道，黑洞的最裡面就是一個奇點！

那奇點又為何物？這就得從黑洞的形成說起。

我們知道大質量恆星產生光和熱的原因是因為恆星最內部產生核聚變，核聚變產生是因為恆星自身的強大萬有引力（重力、巨大的重力）對恆星處於最內部的物質（原子）進行擠壓所致。核聚變產生的同時釋放出能量（光和熱），當核聚變產生的爆炸（向外的力）和恆星自身坍塌的重力（向內的力）達到平衡時，恆星維持穩態，我們的太陽就處於這種狀態。

但是，這種穩態最終會因為核聚變的原材料消耗殆盡而進入下一個階段，下一個階段叫做超紅巨星，因為核聚變不再發生，恆星的重力會將內部結構無限壓縮，最終將內部原子結構擠壓成一個以原子核為主要物質的天體，我們稱之為中子星，同時這個過程釋放出大量能量，同理，在這個過程中天體又可以存活一段時間。

但是隨著這段時間也花完了，天體的重力又會佔據優勢，又會繼續對內部的物質進行壓縮，如果天體的質量足夠大的話，這種壓縮就可以將物質壓縮到空間為0的狀態，也就是奇點，這個時候黑洞就形成了。如果一個物質的空間沒有了，自然時間、物質都失去了意義，這就是質量對時間的終極影響。

英國科學家霍金對愛因斯坦的廣義相對論中的愛因斯坦方程式進行了逆向計算和推導，最終得出結論：宇宙的有一個起始點，是由一場“大爆炸”開始的。

這就是聞名世界的“宇宙大爆炸”理論。霍金在看法上其實是基本繼承了愛因斯坦的觀點。他同樣認為，物質與時空並存，只要物質存在，時間便有意義。時間需要能量維持，沒有能量的時間也是沒有意義的。