时间会倒流吗?爱因斯坦:如果宇宙收缩,时间将会反向流动
光阴似箭,日月如梭,在我们小的时候,经常会听到这样的话,时间就像是一条长河,悄悄地从我们的身边流过,时间对于我们来说非常重要,最早的时候,人类看时间主要依靠的是太阳,古时候人类的劳作规律是根据太阳而来的,日出而作日入而息,是古人的生活规律,后来随着人类科技的进步,古人发明了日冕,日冕是一种由视太阳位置告知每天时间的装置,是人类在天文计时领域的重大发明,沿用时间长达千年,日晷通常由晷针(表)和晷面(带刻度的表座)组成,利用太阳的投影方向来测定并划分时刻。日晷有两层含义,一般指的是第2个含义。(1)“日”指“太阳”,“晷”表示“影子”,“日晷”的意思为“太阳的影子”。(2)利用太阳投射的影子来测定时刻的装置,又称“日规”。
虽然日晷在古代对于人类计时来说非常重要,但是它有一个重大的缺陷,就是必须依靠太阳,如果遇到阴雨天气,日晷就失去了作用,后来人类又发明了滴漏,我们一直说计时计时,但是你知道吗,传说中计时是一个人名,他是黄帝的臣子,他观测岩洞中的落水滴石,测算出时间,依次原理,以容器蓄水,下面钻一孔,寻找规律,研究15年终大成,研究出了滴漏器皿,而这个器具也就被称之为滴漏。这个是第一个摆脱天文现象的计时工具了。不过这个计时仪器也有一个缺点就是冬天容易结冰,后来人类又发明了沙漏,沙漏比滴漏更加精确,不过和现在的钟表来比较,那一定是现在的计时仪器更加精准。
第一个机械钟是在14世纪初左右在欧洲发明的,在1656年发明摆钟之前一直是标准的计时设备,在1787年,来自新罕布什尔州康科德的美国人列维·哈钦斯发明了第一个机械闹钟。然而,他的钟上响铃的闹钟只能在凌晨 4 点响起,1876 年,可以设置任何时间的机械上发条闹钟获得了 Seth E. Thomas 的专利,1927 年,出生于加拿大的电信工程师 Warren Marrison 正在贝尔电话实验室寻找可靠的频率标准。他开发了第一台石英钟,这是一种基于电路中石英晶体有规律振动的高精度时钟。1912年,人类发明了一种由电池驱动的新型时钟,在此之前,时钟要么是上弦的,要么是靠砝码运行,在1923年瑞士发明家约翰哈伍德发明了手表。
随着人类科技的进步,人类对时间的认知越来越深刻,不过大家有没有想过一个问题,时间的本质是什么?为什么时间只能够向前流动,却不能够反向倒流?根据科学家的研究得出,我们的宇宙诞生于138亿年期那,在138亿年前,有一颗奇点发生了爆炸,奇点是一个质量无限大、能量无限大、热量无限大、密度无限大、体积无限小的点,这个点爆炸以后,宇宙快速的向四周膨胀,经过138亿年的时间,宇宙才膨胀成我们现在看到的样子,在宇宙大爆炸之前是没有时间和空间的,在大爆炸之后一切都有了,在爱因斯坦时空一体化思想的引导下,很多物理学家都认为时间目前的单向性就是因为宇宙膨胀引起的。
简单来说就是宇宙一旦从膨胀转为收缩,时间箭头的方向也将颠倒,那么我们的宇宙会收缩吗?从目前科学家对宇宙的研究来看,我们的宇宙还在快速的膨胀当中,而且膨胀的速度远远超过了光速,在20世纪初的时候,美国物理学家爱德温.哈勃在观测星系的时候发现,星系中的光谱出现了红移现象,这个现象表明,这些星系正在远离我们,看到这个现象之后,爱德温.哈勃提出了一个大胆的猜测,那就是我们的宇宙还在膨胀当中,这个理论提出来之后,很多科学家都感到不可思议,因为在此之前,科学家一直都认为我们的宇宙是静态的,宇宙膨胀的理论打破了人类的传统认知。
很多科学家纷纷对星系进行了观测,最后发现爱德温.哈勃的理论是对的,不过宇宙什么时候停止膨胀?目前科学家也不清楚,科学家认为,我们的宇宙之所以会一直膨胀,是因为宇宙大爆炸产生能量还没有完全消耗完,如果有一天宇宙大爆炸产生的能量完全消耗完,那么我们的宇宙就会停止膨胀,到时候宇宙就会开始收缩,科学家认为,推动宇宙膨胀的主要原因是暗物质在背后起作用,暗物质是一种非常神秘的物质,它不会和其它任何物质发生化学反应,所以我们看不见也摸不着它们,在宇宙中,暗物质占到了宇宙总质量的百分之90,而能够看见的物质占到了宇宙总质量的百分之10。
暗物质能够释放出一种暗能量,这种能量的威力非常强大,它不仅仅能够推动宇宙不断的膨胀,还能够控制天体的运行,为了寻找暗物质,科学家们也做了很多努力,现在很多国家都建立了实验基地,目的就是寻找暗物质,但是这么多年过去了,科学家并没有在宇宙中发现暗物质,科学家认为,如果有一天宇宙中的暗物质和暗能量都被消耗完,那么宇宙就会停止膨胀,最终等到引力重新主宰宇宙时,宇宙就会从稳恒态转化为坍缩状态,如果大坍缩在未来某一天发生,它引起的不仅仅是空间上的距离拉近,还有时间上的反演,到时候星系之间的距离会变得越来越近,到那个时候,如果人类文明还存在的话,我们应该能够观测到这一现象。
不过目前科学家也无法计算出宇宙停止膨胀的时间是多久,对于我们很多人来说,时间代表着生命,因为时间的流逝就意味着我们的生命在不断的流逝,那么时间的本质是什么?时间是由物体的运动来度量的,这句话是亚里士多德提出的,他认为我们只能用物体的运动来度量时间,离开了运动我们就无法确定时间了,对于亚里士多德的这种看法,牛顿认为是合理的,牛顿认为,天体的运动是均匀的、规律的、连续的、永不停息的,我们通过这种规律的变化能够确定时间,比如说日出日落是由规律的,我们可以将太阳连续两次被观察到称为一昼夜,我们现在规定一个昼夜的86400分之一为1秒,然后就能够通过等分来确定分和时。
牛顿认为时间是绝对的、不会有任何改变的,应该独立于任何事物而均匀的流逝,按照牛顿的说法我们能够得出,时间没有快慢之分,只能说长短,不能说快慢,我们平时说的时间过得很快,其实是一个形容词,对于我们来说,牛顿的绝对时空观适用于我们每一个人,因为每一个人的时间都是一样的,我们可以理解为时间是最公平的,无论你是穷人、富人、科学家、明星等等,我们过得每一天都是一样的,时间不会因为你富有而流失变慢,也不会因为你贫穷而时间变少,对于我们普通人来说,牛顿的绝对时空观是正确的。
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牛顿认为宇宙中存在着统一的时间,独立于任何事物之外,同等地出现在任何地方。我们所用的年、月、日只不过是对绝对时间的一种描述、度量和体现,牛顿把它们称之为相对时间,我们规定了年、月、日之后,就有了相对时间,这样我们才能感觉到时间的流逝以及对绝对时间进行量化!时间就是使物体的运动成为可以度量的工具!我们对机械运动的描述是:如果一个物体的位置随着时间发生了变化,它就是运动的,没有发生变化就是静止的,也说明了这一点!时间具有连续单向均匀流逝以及不可逆性,时间是用来描述一个物体在运动过程中运动的先后顺序的,因为物体的运动是连续的,所以时间的流逝也是连续的!
不过爱因斯坦却不这样认为,爱因斯坦认为时间其实是不存在的,它只是人类的一种幻想,时间并不是一成不变的,它会随着速度的快慢而变化,在爱因斯坦提出侠义相对论中,他的相对论时空观也代替了牛顿的绝对时空观,他认为时间是可以膨胀的,比如说一对双胞胎兄弟,哥哥驾驶飞船亚光速飞行离开地球,弟弟在地球上,那么哥哥和弟弟到底谁的时间流失更慢?由于速度是相对的,相对哥哥来说,弟弟也在高速飞行,在哥哥的眼中,弟弟的时间也变慢了,难道说两个人的时间都变慢了?这不是自相矛盾吗?其实并不矛盾,因为哥哥和弟弟认为对方时间变慢的时候,有一个重要的前提:他们旋转的参照系不同,都以自己为参照系,在参照系不同的情况下,对比时间流逝快慢就没有意义了。
想要知道哥哥和弟弟谁的时间变慢了,必须让飞船掉头返回地球,在返回的过程中,飞船必须经历减速加速,会产生惯性力,而广义相对论认为惯性力与引力其实是等价的,引力同样会让时间变慢,比如说黑洞附近引力非常强大,当飞船靠近黑洞时,时间流失会变得很慢,按照爱因斯坦的理论,哥哥乘坐亚光速飞船飞行1年,回到地球之后,弟弟已经老了,而哥哥并没有明显的变化,这是因为哥哥在飞船上的时间流逝变慢了,为了证明爱因斯坦的理论是对的,科学家们还专门做了实验,在1971年的时候,科学家利用高精度的原子钟验证了相对论中的钟慢效应。
科学家将4台原子钟分别放在两个飞机上,地面上放置一台原子钟作为参照物,之所以科学家旋转原子钟,是因为它的精确度很高,在千万年内,误差不到一秒钟,两架飞机分别向东、向西飞行,向东飞行的飞机,由于顺着地球自转的方向飞行,相对于地面的速度就是飞机本身的速度加上地球自转的速度,而向西飞行的飞机,是逆着地球自转方向飞行的,所以相对于地面的速度就需要减去地球自转的速度,最终实验得出,向东飞行的飞机,原子钟的时间比地面原子钟慢了59纳秒,向西飞行的原子钟比地面原子钟开了273纳秒,通过相对论钟慢效应理论计算出来的数据,和科学家实验中得出的结果是一致的,这个实验证明了爱因斯坦的时间观点是正确的。
不过对于我们普通人来说,爱因斯坦的时间观需要达到光速左右才能够明显感觉到,在远低于光速的情况下,牛顿的绝对时空观能够适用于我们每一个人,目前人类的飞行速度连光速的百分之一都达不到,所以我们现在还不需要考虑别人的时间是不是比我们的时间更长,人类作为地球上最有智慧的生命,从诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,经过几千年的科技发展,人类能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度还是很快的,不过在面对浩瀚的宇宙时,人类的科技还是不够发达,在宇宙中依然存在很多人类无法解释的现象,不过小编认为,人类的科技还在不断的进步和发展,未来随着人类科技的进步,人类或许能够解开宇宙中的所有奥秘,希望这一天能够早日到来,对此,大家有什么想说的吗?