在搞清楚质量可以延缓时间[1]这件事的十年之前,爱因斯坦就意识到,时间会被速度延缓[2]。就对时间基本的直觉上的感知而言,这个发现是最具毁灭性的。
这件事本身很简单。在第一章中,我们把两个朋友分别送到山里和平原上,现在让他们一个静止不动,另一个四处走动。对于不停运动的人,时间流逝得更慢。
和以前一样,这对好友会经历不同长度的时间间隔:运动的那个衰老得慢一些,他的表走的时间少一些;他可以用来思考的时间更少;携带的植物要更久才能发芽,等等。因为对于一切运动的物体,时间流逝得都要慢一些。
要想观测到这一效应,必须非常快地运动才行。20世纪70年代,人们在飞机上使用精密的钟表,首次观测到这种效应。1飞机上的钟表显示的时间落后于地上的钟表。如今,很多物理实验中都能观测到时间的延缓。
在这个故事里,同样是在实际观测到现象以前,爱因斯坦就弄清了时间延缓——在他年仅二十五岁、研究电磁学的时候。
敞开
向这春天
轻柔的微风
寂静季节中
封藏的冰冷
这并不需要很复杂的推理。麦克斯韦方程组很好地描述了电与磁,其中包含着通常的时间变量t,但有个奇特的性质:如果你以特定的速度运动,那么对你而言,麦克斯韦方程组将不再适用(也就是无法描述你观测到的现象),除非你把时间换成另一个变量t′。2数学家已经知道麦克斯韦方程组这个奇特的性质3,但没有人理解其中的含义。爱因斯坦理解了其中的意义:t是当我静止时流逝的时间,静止时事件发生的节奏,就像我自己;t′是“你的时间”,伴随你一起运动时事件发生的节奏。t是静止时我的手表测量到的时间,t′是运动时你的手表测量到的时间。在此之前,没人设想过,对于一块静止的手表和一块运动的手表,时间会是不同的。爱因斯坦从麦克斯韦方程组中解读出了这一点,并且十分认真地对待它。4
因此,运动的物体比静止的物体经历更短的时间段:钟表会记录更少的时间,植物会长得更慢,年轻人做白日梦的时间更少。对运动的物体而言,时间会收缩。不仅不同地点没有一个单一的时间——甚至对同一个地点而言,单一的时间都不存在。时间长短只与拥有既定轨迹的物体的运动有关。[3]
“固有时”不仅与你的位置和与物体的邻近程度有关,还与运动的速度有关。
这个事实本身已经足够奇特,其结果更加惊人。
与回到大海的航船……
现在
我们必须编织花冠
装扮头顶
速度也会延缓时间