一個神奇而無法解釋的現象，讓愛因斯坦發現了時間的秘密

小劉帶你看科學

對時間相信朋友並不陌生，我們每天、每時每刻都在和時間打交道。也許很多人認為，時間沒有什麼神奇的神秘之處，它是如此的普通，那麼時間真的普通嗎？

古代人對時間的理解，在人類進入科技時代之前，就是日出日落，四季更替。古代人認為，時間是最公平的，無論你是誰，你有多有錢多有地位，時間不會偏袒任何一方，時間是公平的，它也是公平的。

長久以來，人們認為時間對於每個人來說都是以同樣的速度流逝的，你走過了一天，別人也走過了一天，你走過了幾十年的歲月，別人也走過了幾十年的歲月。時間是最好的也是最公平的，它不會因為一個人的不同而變得不公平。

那時間真的公平嗎？每個人身上所經曆的時間真的一樣嗎？在人類步入科技時代的今天，我們對時間的研究也在不斷進行，站在科學的角度，時間意味著物質運動、變化的持續性、順序性的表現。

人們用時間來描述物質運動過程或事件發生過程，決定時間，是物質周期變化的規律，物質周期變化不受外界影響。人們在日常生活中所用的時間，僅僅是人類為了更方便的研究和探索，人為制定的一條時間規律，並非真正的時間本質。

20世紀初出現的偉大科學家愛因斯坦才是真正開始探討時間本質的人。對愛因斯坦來說，相信每個朋友都知道，他提出了著名的質能方程，以及偉大的相對論。

在科學的第一寶座上，愛因斯坦主要依賴於偉大的相對論，那麼這個相對論是如何被愛因斯坦發現的呢？事實上，它與時間是密不可分的。在1905年，他在《狹義相對論》一書中指出，物體移動得越快，它的時間就越慢；10年後，他在《廣義相對論》一書中又指出，物體所處的引力場越強，它的時間就越慢。

以前對時間的理解，愛因斯坦並不認同，他通過觀察一些現象，發現了隱藏在時間中的秘密，即時間並非固定不變。愛因斯坦能夠發現這個時間的奧秘，主要依賴於一種神奇的、不可解釋的現象，即“光速不變”。

對光速，相信朋友也不陌生，在探索光速這條道路的研究中，科學家付出了很多努力。早在愛因斯坦之前，科學家們就提出，在不同的情況下，光速會發生變化，這是由牛頓引力理論所決定的。

然而，愛因斯坦卻通過實驗發現了“光速不變”，這並不是說光本身的速度不變，而是說無論你在哪個參照系中，你都可以觀察到光的速度是相同的，並且不會改變。

舉出一個簡單的例子：假設你正以10%的光速迎著光走，根據牛頓的力學定律，這束光應該比你的速度快110%，但實際上並非如此，這束光在你的眼睛裏仍然是以光速運行，並且不會因為你正迎著它走而改變。當你與這束光作反向運動時，結果也是如此。

在愛因斯坦發現這個“光速不變”現象並將其公之於眾之後，科學家們也不相信，但是後來大量的實驗證明，愛因斯坦是正確的，光速確實沒有改變。這是為什麼呢？到目前為止，這個謎團還沒有解開。基於這一發現，愛因斯坦由此提出了“狹義相對論”這一理論。

“狹義相對論”描述了運動和時間的關系，運動的速度越快，入口的速度就越慢，而物體的極限速度是光速，當它達到光速時，從觀念上說，時間就停止了。要了解運動和時間之間的關系，我們可以做一個簡單的實驗。

假定有兩個人，小張和小王，小張坐在一輛高速行駛的火車裏，火車有500米長，以50米每秒的速度作勻速直線運動，小王則站在地上作靜止的參照系。

小張用手電從後面照到火車頭上，在小張的眼睛裏，那光經過0.000001秒鐘之後就到了車頭上，這一切都是合理的，沒有什麼不對的。

所以在小王的眼睛裏，這道光線到達頭部的時間也是0。0001秒嗎？回答是不會。這道光線從小王的尾部到他的頭部，在0.000001秒的時間裏，火車還前進了0.00005米.因此小王所觀察到的這道光線的飛行距離是500.00003米。這種計算，同樣也是合理的，沒有什麼問題。

無論從哪個參照系來看，光速都是相同的，沒有任何變化，也就是說，這束光不可能達到5億零50米/秒。所以有什麼變化？這只是時間問題，也就是說，這束光在小王的眼睛裏飛了0.0000010000001秒。

通過以上的思維實驗，我們看到時間發生了變化，同樣的事件，站在不同的參考角度上，時間並不固定。顯然，小張走得快些，小王走得慢些，也就是說，速度越快，時間越慢。

隨後，愛因斯坦又提出了廣義相對論，從更深的層面解釋了時間不定，並提出了引力場與時間的關系，即引力越大，所附時間越慢。這一結論同樣也通過了科學家們大量的實驗來證實，因此，我們現在進行宇宙探索研究時，需要考慮引力場，速度和時間之間的關系，比如，所有的衛星定位系統，都需要根據《廣義相對論》中描述的引力和時間之間的關系來進行標定，否則就不能正常工作。

由此可以看出，時間並不像我們所想的那麼簡單，它可能是宇宙的終極奧秘之一。為了解開時間之謎，也許先要解開“光速不變現象”，只有搞清楚為什麼光速沒有發生變化，才有可能最終解開時間之謎，也許這將是另一個精彩的科學世界。

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