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66661周前
更重要的是爱因斯坦在这一年还发表了我们今天要探讨的主题:时间流速相对于观察者的运动状态和不同的狭义相对论。看看这就是人家的26岁,爱因斯坦提出的速度和引力会影响时间的流逝,在后来的不断论证中被发现是靠谱的,只是因为人类只居住在地球,不足以让我们发现时间的流逝差异而已。 - 对地球的居民来讲,住在一楼的人要比住在100楼的人平均每50年慢15秒,住地下室抗衰的效果好像也不怎么样。 - 那爱因斯坦的时间观是怎么被证明的?如果要想证明时间真的会变慢,我们就需要一台很精准的钟,这样我们才能排除是钟表走的不准的一些外在因素。在上一个视频我就提到了20世纪的人们发现了一种原子非常稳定,可以来定义时间,这个原子就是铯原子。 - 当铯原子每震荡91亿多次的时候,就可以被精准的定义为1秒,这个精准度可以达到几百万年,正负误差不超过1秒。既然有了这么好的工具,那么就可以开始着手实验了。 - 1971年两位科学家哈费勒和金带着两台铯原子钟准备验证相对论中的钟慢效应,因为时间流速变慢的效应就叫钟慢效应。他们打算带着这两台钟做环球旅行,作用是什么?在飞机上第一有速度,第二远离引力,有高度,这就可以测验空中的时间是否真的可以变快。 - 他们做了两次实验,一次从东往西,花了65个小时,一次从西往东,耗时80个小时,落地后他们立马与地上的铯原子钟做对比,结果太令人兴奋了,飞机上的铯原子钟确实与地面的铯原子钟发生了差异,这个差异差了十亿分之一秒。 - 虽然听上去好像没什么差别,但是这可是铯原子钟,类似的实验在2010年与2022年都分别被更高精准度的原子钟再次验证,有兴趣的可以自己去查一下。爱因斯坦的这个钟慢效应在提出的时候是很难以被接受、理解的,而正因有了这个实验结果,让相对论从理论假说变成有实验支撑的科学理论,从而引起更多科学家深入的研究爱因斯坦的广义相对论的时空观,甚至影响到我们如今的生活。 - 在《微积分的力量》中有提到如果没有广义相对论的修正,GPS的误差将以每天10千米的速度不断的积累,整个系统在几分钟之后就失去了导航的价值。像我们平常开车用的GPS导航就是靠着太空上的人造卫星工作的,靠着好几颗卫星的数据一起定位出我们的位置,传送到我们手中的接收器,如手机。 - 但这里有个很关键的东西就是时间,卫星所处的引力场和运动速度和我们在地面上是不一致的,如果时间不对称就会导致发信号的节奏乱了,如
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爱因斯坦想要的“终极说明书”,我们还没拿到 你也许不知道的引力故事(五) 爱因斯坦一生有个执念。 他想要一套能解释一切的规则 ——万物理论 问题在于,我们现在的物理学,其实是两套理论。 一套叫广义相对论。 它告诉我们:行星怎么绕着恒星跑,光为什么会被黑洞拽弯,时空可以被质量拉扯、压陷。 另一套叫量子力学。 它解释原子发光、化学反应,还有你手机芯片里每一次电子跳跃。 各自都对。 真正的麻烦,出现在两者必须同时出场的地方—— 比如黑洞的中心, 比如宇宙诞生的最初一瞬。 相对论说: 那里有奇点,密度无限大。 量子力学却说: “不可能有无限这种东西。” 于是,物理学开始尝试“和解”。 第一种尝试,是弦理论。 它把所有粒子想象成极小的“弦”, 不同的振动方式,变成电子、夸克,甚至引力子。 听起来很美。 代价也很大—— 你必须接受:宇宙可能有我们看不见的额外维度, 而且到目前为止,没有任何实验证据站出来替它作证。 另一条路,更激进。 循环量子引力认为: 时空不是连续的布,而是由极小的“圈”编织成的。 像一层看不见的量子泡沫。 在这种世界里,坍缩不会走向无限。 在黑洞深处,事情会反弹。 理论家给它起了个名字: 普朗克星。 如果这是真的, 那些古老的黑洞, 在极其漫长的时间后, 可能会从内部爆裂成一场强烈的辐射闪光。 我们还没看到。 但至少,这个想法是—— 有可能被验证的。 更震撼的是,这种“反弹”的想法, 不只发生在黑洞里。 它甚至暗示: 宇宙可能不是一次性大爆炸, 而是一次次坍缩、反弹、再诞生。 在我们之前, 也许有过别的宇宙。 听上去很浪漫, 但现实马上泼来冷水: 热力学告诉我们, 事物往往走向衰败,而非永远重置。 所以现在, “一次性大爆炸 + 少量量子微调”, 依然是主流答案。 但没有人真正满意。 斯蒂芬·霍金曾说, 令人欣慰的是—— 我们还没把宇宙想完。 牛顿看到苹果落下, 寻找的是支配运动的规律。 爱因斯坦想象自己在坠落, 思考在坠落过程中世界会是什么感觉 一个视角,支撑了桥梁、火箭和日常生活。 另一个视角,让我们得以窥探黑洞、引力波和万物的命运。 而在它们尚未完全重合的地方, 在量子泡沫、暗物质与弯曲时空之间—— 引力的故事,还没有写完。
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