但说到这里,你应该能发现这都是谈论时间的变化,但时间具体是什么呢?
客观地说,一直以来没有人能够直接定义时间。虽然我们没有办法直接说清楚时间到底是什么?
但是我们可以换个方式,这个方式就是利用测量时间的方法来定义,也被叫做测量定义法。具体是什么意思呢?
其实这个方法很早就被使用了。我们可以思考一下:一天,一个月,一年到底是什么?
其实一天就是地球自转一圈的时间,在古代因为是地心说,所以他们认为是太阳一次东升西落的时间。一个月就是月球绕地球转一圈的时间。一年就是地球绕太阳公转一周的时间,在古代,就是同一时间,太阳在天球上转一周的时间。
之所以我们这里提到古人,其实就想说古人早就发现了这个规律。所以,这个测量定义法是人类认识时间的基础,而不是现代科学的产物。如果用测量定义法,我们就发现,时间是周期性的变化,更本质一点,我们会发现时间其实是一种运动。我们用的钟表在计量时间也是利用周期性的振动来实现的。如今最精密的铯原子钟,利用的也是振动来计时。
颠覆认知的相对论
基于上面的认识,爱因斯坦回归到了时间定义去思考时空关系。既然是一种运动,那么时间其实就会受到物体运动状态的影响。这其实就是最基本的动力学问题,因此,爱因斯坦拿起了动力学的基础理论伽利略变换,结合着光速不变原理就推导出了整个相对论的基础框架。
那么物体在高速状态下,时间的流逝就应该会受到影响;举个例子,我们就拿光的周期性运动来计时(比如:光一上一下算作一秒),那么如果一个人在地面上,一个人在太空中坐着光速飞船,这时候我们就发现,以地面上的人为参考系,地面的钟表流逝速度就会比飞船上的快得多。
也就是说,飞船上的人相对于地面上的人发生了时间膨胀。(这里多说一句,对于他们各自而言,时间流逝是一样的。)
同样地,既然是基本的动力学问题,那么在加速状态下,和在引力作用下,时间的流逝也会受到影响。这其实也就是广义相对论描述的内容。当然,广义相对论其实也要考虑到空间的问题,因此会涉及复杂的数学运算。
通过广义相对论,我们知道,引力的本质其实是时空的弯曲。月球之所以会绕着地球转,其实就是因为地球弯曲了周围的时空,月球贴着时空的测地线(也就是四维时空中两点间的最短距离。)在运动。