简而言之,当时空中的引力场变强时,时间会变慢。尽管这是一个令人难以置信的微不足道的差异,但我们有这方面的证据。经过六个月的旅程,国际空间站的宇航员比他们在地球上的年龄慢了0.007秒。这也是为什么我们有原子钟,可以解释时间膨胀对GPS卫星的影响,例如。
关于《星际穿越》中的库珀,当他在黑洞星球上时,地球上的人会观察到时间对他来说变慢了。 这样,在地球上每七年才有一个小时的时间。由于广义相对论的原因,还有一些其他的时间膨胀方式,但这个方式给了你一个大致的要点。
虫洞和黑洞
准备好进行一些《星际迷航》式的思考了吗?
如果我们把蹦床折成两半,像一张纸一样,会发生什么?理论上说,你可以在编织物上打一个洞。展开蹦床,你会看到两个相距很远的孔。把它折回去,它们就会接触。这就是一个虫洞。
当蹦床被折叠的时候,一颗弹珠不需要从一边走到另一边。它有可能在不到一秒钟的时间内冲到另一边。
一些专家认为,从理论上讲,时空结构可以像这样 "折叠",特别是在一个超级扭曲的区域附近,如黑洞周围的区域。如果这是真的,也许我们可以在一瞬间穿越宇宙。
虽然我们没有证据证明这种 "折叠"。这只是猜测。但从好的方面看,有一些疯狂的时空折叠后果我们确实有证据。
我们已经讨论过黑洞是广义相对论游戏中的一个重要角色这一事实,但让我们暂时放大到空洞上。
因为这些小东西是宇宙中引力最强的物体之一,有些质量相当于我们太阳的几十亿倍。它们不只是扭曲时空。它们对时空的扭曲和转动是如此强烈,以至于时空结构几乎破碎。而在这里,时间不仅仅是慢了。它停止了。
但是,即使作为小小的3D人类,我们也可以观看这个节目。2016年,激光干涉仪引力波天文台,或称LIGO,探测到一个双体黑洞系统,或两个黑洞相互绕行。空洞的螺旋在时空结构中发出实际的涟漪,就像在池塘里扔下一块石头会在水面上发出涟漪一样。这与爱因斯坦几十年前的预言完全一致。这是第一个直接证明时空确实是一个可塑片。
从那时起,科学家们甚至设法拍摄了两张宇宙中黑洞的照片,这两张照片都显示了这些深渊附近扭曲的时空到底是什么样子的。每张照片周围都有一圈光子,这些光子实际上是沿着黑洞引起的翘曲线而来。
不是那么不切实际,也不是那么荒唐
即使撇开这种具体的、直观的时空证明,从数学上讲,专家们一次又一次地试图在爱因斯坦的广义相对论方程中找到一个缺陷。而一次又一次,他们都失败了。
广义相对论对于我们的宇宙来说似乎是如此不可动摇和重要,甚至像中子星这样引力极端的宇宙现象。密度大到一茶匙就相当于珠穆朗玛峰的重量,但是似乎也在遵守它的法则。
引力透镜的概念,即在高质量星系团附近扭曲的时空的放大效应,已经成为观察遥远的恒星和星系的天文学家们的实践。
一个曾经 "完全不切实际和荒唐 "的假设已经变成了我们这一代最基本的真理之一。
广义相对论指出,有一个第四维度将空间和时间编织在一起,认为线性是我们三维思维的幻觉,产生了牵强的虫洞的可能性,并为回荡在整个宇宙的引力波奠定了基础。
而且,至少在现在,它是密不透风的。