宇宙不是“空的,而是很满的”
从量子场论的角度来看,当光进入介质时,光子需要与原子相互作用,这个动作需要一定的时间。原子会吸收光子,然后被激发后释放光子。这个过程会导致时间被拉长,也就是一光年的距离,实际上光的传播需要一年多的时间。
宇宙中有许多巨大的天体,直线光穿过这些天体时,不可避免地会发生偏转。理论上,光没有质量,不会受到引力场的影响,但实际上,光是会发生偏折的。当受到引力偏转时,大质量天体会扭曲光的直线,暗物质和黑洞也会影响光的传播,加剧了其传播的复杂性。例如,黑洞的引力场太大。光严重扭曲,无法逃脱,黑洞周围自然没有光。
黑洞
宇宙视角
事实上,从宇宙的角度来看,光子本身是没有时间概念的。以光速运动的光子可以瞬间到达任何地方,它的时间被拉长到无限长。对于光子来说,它的时间系统和它刚开始的时候完全一样。没有时间计算,即使是普朗克时间。
爱因斯坦的相对论认为时间和空间是一个不可分割的整体。它们共同构成了时空的维度,也使我们的空间成为了四维空间。因此,当一个物体移动得越来越快时,它周围的时间就会越来越慢。这就是时间膨胀效应,也称为时钟慢效应。
时间受物体运动速度的影响
在相对论建立之前,人类相信时间的流逝是绝对的,对所有人来说都是一样的,无论在宇宙的哪个地方,处于什么运动状态,时间都不会改变。然而,爱因斯坦的相对论提出后,他告诉世界,时间是相对的,与观察者的状态有关。这就是他们当中“相对”的意思。与相对论的狭义和广义相同,钟慢效应也有狭义和广义的区别。狭义的不涉及重力的存在,而广义的涉及重力。
爱因斯坦与相对论
狭义相对论表明,如果地球上有两个时钟,一个是静止的,另一个在运动,那么这两个时钟显示的时间也会不一致——运动的时钟会比静止的时钟快,并且运动的速度越快,显示的时间越慢。
假设运动的时钟速度为每秒7.9公里,这也被称为第一宇宙速度。在此基础上,移动的时钟每天会比静止的时钟慢 30 微秒,变化很小。人类很难感知这种微弱的时钟慢效应。而当速度接近光速时,例如,当一个移动时钟的速度达到光速的99.5%时,时钟慢化效果就变得明显,比静止时钟慢10倍。如果速度达到光速的 99.9999995%,那么移动的时钟就比静止的时钟慢 10000 倍!