一百多年前,愛(ài)因斯坦提出了偉大的相對(duì)論,其中有一個(gè)時(shí)間膨脹效應(yīng),徹底顛覆了人們對(duì)時(shí)間的傳統(tǒng)認(rèn)知。

相對(duì)論指出,時(shí)間并非如人們?nèi)粘8兄哪前阋怀刹蛔?,而是?huì)隨著速度的增加不斷變慢。當(dāng)速度達(dá)到光速時(shí),時(shí)間甚至?xí)V?。不過(guò),基于物理學(xué)的基本原理,有質(zhì)量的物體無(wú)法達(dá)到光速,只能無(wú)限趨近。

這就引出了一個(gè)饒有趣味的問(wèn)題:當(dāng)我們搭乘一艘速度達(dá)到 0.9999 倍光速的飛船在宇宙中穿梭一年,地球上會(huì)流逝多少時(shí)間呢?
或許有人會(huì)問(wèn),既然速度越快時(shí)間越慢,那為何乘坐飛機(jī)航行前后,我們絲毫察覺(jué)不到時(shí)間的變慢呢?

正是由于在現(xiàn)實(shí)生活中難以直觀感受到這種時(shí)間變化,不少人對(duì)相對(duì)論提出的時(shí)間膨脹效應(yīng)產(chǎn)生了質(zhì)疑,甚至認(rèn)為時(shí)間不會(huì)因速度的改變而變化。
但實(shí)際上,速度越快時(shí)間越慢早已被科學(xué)證實(shí)。只是在日常生活中,由于速度不夠快,要觀察到這一現(xiàn)象,必須借助先進(jìn)精密的儀器。
以人造衛(wèi)星為例,當(dāng)它在地球軌道高速運(yùn)行時(shí),速度對(duì)時(shí)間的影響便得以顯現(xiàn)。
如今,衛(wèi)星導(dǎo)航已成為人們生活中不可或缺的一部分。導(dǎo)航衛(wèi)星上的時(shí)間與地球上的時(shí)間看似同步,然而這其實(shí)是經(jīng)過(guò)校正后的結(jié)果。

人造衛(wèi)星的運(yùn)行速度使其時(shí)間與地球時(shí)間存在微小差異,這正是速度帶來(lái)的影響。因此,人造衛(wèi)星發(fā)射成功后,需依據(jù)時(shí)間膨脹效應(yīng)進(jìn)行時(shí)間校對(duì),以確保與地球時(shí)間同步。
盡管速度越快時(shí)間越慢是無(wú)可爭(zhēng)議的事實(shí),但要體驗(yàn)到顯著的時(shí)間差異并非易事。
只有當(dāng)物體的速度極高,無(wú)限接近光速,即達(dá)到亞光速飛行時(shí),才會(huì)出現(xiàn) “天上一日,地上一年” 的現(xiàn)象。亞光速飛行也有不同級(jí)別,越接近光速,產(chǎn)生的時(shí)間差就越大。

那么,0.9999 倍光速會(huì)導(dǎo)致多大的時(shí)間差呢?當(dāng)飛船以 0.9999 倍光速在宇宙中航行一年,地球究竟會(huì)過(guò)去多久?
0.9999 倍光速已極其接近光速。或許在許多人想象中,以這樣的速度在宇宙中航行一年,地球至少會(huì)過(guò)去數(shù)千年甚至數(shù)萬(wàn)年。
但實(shí)際情況并非如此。根據(jù)科學(xué)家的研究,0.9999 倍光速產(chǎn)生的時(shí)間差約為百倍左右。也就是說(shuō),乘坐 0.9999 倍光速的飛船在宇宙中航行一年,地球?qū)⑦^(guò)去約百年。若速度降至 0.999 倍光速,時(shí)間差可能僅有 70 年左右;若為 0.9 倍光速,時(shí)間差則更小,可能只有幾倍。
由此可見(jiàn),要體驗(yàn)到明顯的時(shí)光穿越效果,飛船速度至少需提升到 0.9 倍光速以上,且越接近光速,時(shí)間流逝越慢。這讓許多人對(duì)未來(lái)充滿幻想,期待人類有朝一日能實(shí)現(xiàn)這樣的速度,穿越到未來(lái)時(shí)空。

然而,人類真能實(shí)現(xiàn)這種時(shí)空穿越嗎?答案或許是否定的。
雖然亞光速飛行是人類未來(lái)追求的目標(biāo),但要實(shí)現(xiàn) 0.9 倍以上的亞光速飛行,幾乎是不可能的。這是因?yàn)橛徐o止質(zhì)量的物體在加速過(guò)程中,質(zhì)量會(huì)不斷增大。當(dāng)物體無(wú)限接近光速時(shí),需要無(wú)限大的質(zhì)量和能量。
而無(wú)論人類科技如何發(fā)展,都無(wú)法提供無(wú)限的能量。因此,物體即使能實(shí)現(xiàn)亞光速飛行,其速度提升程度也極為有限??茖W(xué)家認(rèn)為,人類最多只能實(shí)現(xiàn)三分之一光速,這并非技術(shù)問(wèn)題,而是宇宙規(guī)律的限制。
若人類只能實(shí)現(xiàn)三分之一光速,那么時(shí)間膨脹效應(yīng)將十分有限。

即便以這一速度在宇宙中航行一年,時(shí)間變慢的效果也微乎其微,根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)人們所期望的時(shí)空穿越。這一現(xiàn)實(shí)讓不少人對(duì)人類探索宇宙的未來(lái)感到沮喪。
畢竟,宇宙浩瀚無(wú)垠,以光年為基本單位,即便光速在宇宙中也如同龜速。如果人類連光速都無(wú)法達(dá)到,又如何探索這片廣袤的星空呢?
其實(shí),無(wú)需過(guò)于擔(dān)憂。

愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論為我們指明了另一條道路 —— 利用時(shí)空的扭曲。我們知道,大質(zhì)量天體能夠扭曲宇宙空間,質(zhì)量越大,扭曲效應(yīng)越顯著。在中子星和黑洞附近,時(shí)空扭曲極為強(qiáng)烈,時(shí)間流逝也明顯不同。
時(shí)空扭曲會(huì)產(chǎn)生時(shí)空速度,且這一速度不受光速限制,因?yàn)闀r(shí)空本身是抽象的,沒(méi)有質(zhì)量。在許多科幻電影中,我們看到的曲率引擎超光速空間跳躍模式,正是利用了時(shí)空扭曲原理。
或許有人會(huì)疑惑,曲率引擎的超光速飛行是否違背了愛(ài)因斯坦的相對(duì)論?

實(shí)際上,二者并不沖突。曲率引擎通過(guò)時(shí)空曲率,讓空間本身超光速流動(dòng),從而帶動(dòng)飛船實(shí)現(xiàn)超光速穿梭。這種方式既避免了光速移動(dòng)所需的無(wú)限能量難題,又能輕松超越光速,為人類未來(lái)探索宇宙、進(jìn)行星際航行帶來(lái)了希望。

盡管曲率引擎目前仍停留在理論設(shè)想階段,距離實(shí)際應(yīng)用還有漫長(zhǎng)的路要走,但不可否認(rèn)愛(ài)因斯坦理論的偉大。廣義相對(duì)論讓我們認(rèn)識(shí)到時(shí)空扭曲的存在,為人類突破光速限制指明了方向,讓我們有望在未來(lái)實(shí)現(xiàn)星際航行,從太陽(yáng)系邁向銀河系,進(jìn)而探索整個(gè)宇宙 。
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