爱因斯坦的狭义相对论,将牛顿的“绝对时间”和“绝对空间”晾在了冰冷一角,而其提出的“相对时间”和“相对空间”却深受世人青睐,直至今日炽热度依然保持有加。
实际实验的检验,为爱因斯坦的相对论做着有力担保:时间具有膨胀效应,不同惯性系时间流逝并不相同。运动惯性系的相对时间流速与惯性系的相对速度成反比,接近光速时,相对时间接近静止。理论上,如果物体的速度可以与光速并驾齐驱,那么其运动惯性系的相对时间也就停止了流动——时间将被冻结。
物体的速度是在三维空间里的运动体现,而时间是在四维时空里的相对衡量。为什么物体的运动速度越快,其所经历的时间就会变得越慢(与静止的惯性系时间相比而言)呢?时间和速度之间究竟存在着怎样的内在关系或者说联系?
在量子力学的微观世界里,有一个令科学家至今都不能完善解释(知其然而不知其所以然)的奇特现象:“量子纠缠”现象。比如,对处于纠缠状态中的两个电子进行测量。两个电子在相互作用后彼此分开,1秒的时刻观察者对其进行测量,发现一个电子的位置处于2.23米处,另一个处于 -2.77米处。当换个时刻再次进行测量,可能会发现一个位置在0.69米处,一个在-4.31米处。或者,一个在1.11米处,一个在-3.89米处。无论在什么时刻对这两个电子进行测量,都会发现,它们之间的距离总是确定的5米(注:这里只为举例“量子纠缠”现象,并非所有电子皆如此,实际的纠缠态视实际情况而定)。这便是两个电子本身所呈现出来的一种“量子纠缠”特性。
再比如,当测量处于纠缠状态中的两个正负电子的自旋时,测得其中一个为上旋,另一个必为下旋,反之亦然。多次测量最终会发现,上旋和下旋的概率都为50%(注:只为举例“量子纠缠”现象,并非所有电子皆如此,实际情况视选定的整体系统而定)。这同样解释了整体系统所呈现出来的“量子纠缠”特性。
微观世界处处存在着匪夷所思的“量子纠缠”现象,那么,宏观世界是否也会存在这样的“纠缠特性”呢?
我们返回到爱因斯坦的狭义相对论中“时间”和“速度”的关系探讨。
究竟为什么物体的速度会与其自身所经历的相对时间呈现出一种“反比”的关系呢?
在狭义相对论中,爱因斯坦论证时间和空间是不可分割的整体,并定义为“四维时空”。任何系统离开时间谈论空间,或者离开空间谈论时间都将毫无意义。由此可见,“时间”和“空间”已经存在着一种必然的相关性。那么,这种相关性,会否像微观世界里微观粒子那样形成一种特殊的“量子纠缠”特性呢?
探索科学,探索宇宙,“水木长龙”与您继续我们的探索之旅。既然速度快,时间就会慢(皆指“相对”而言),那么,我们是否可以这样理解(或许这就是时间和空间之间的真实本质关联性):物体的运动,并不只是呈现于三维空间里的运动,还有我们看不到的呈现于时间里的运动。也就是说,一个物体的运动,实则表现在两个“地方”——时间和空间里。
当物体处于静止时,该物体实际上并没有真正静止,只是在三维空间里表象上看去是处于0速度的静止态;而在时间系统里,它正在以“光速”向前飞奔,表现出来的就是我们熟知的“时间流逝”(等于是将三维空间里的运动全部转化成了时间里的运动)。
当物体运动起来时(未达到光速),那么它的运动既呈现于三维空间里,也呈现于时间里,尽管我们所看到的只是三维空间里的运动,但别忘了,它的相对时间是会变慢些的,这就是它的“第四维运动”通过时间的呈现(等于是原本光速的运动被分别分给了三维空间和第四维时间)。
假如物体的速度可以达到光速,那么它的运动将完全体现在三维空间里,对于时间里的运动将变为0,所呈现出来的也就是“时间静止”(等于是将时间里的运动全部转化成了三维空间里的运动)。
也就是说,每一物体,都无时无刻不在做着光速运动,光速运动的分量体现在三维空间和第四维时间里。当三维空间相对运动为0时,第四维时间(同一惯性系而言,即同一时空而言)里的运动为光速运动,等于是总运动(光速的运动)全部转化成了第四维时间里的运动;当三维空间里的运动小于光速时,第四维时间里的运动等于光速分给三维空间分量运动后剩下的另一分量运动;当三维空间运动等于光速时,第四维时间里的运动将变为0,等于是总运动(光速的运动)全部转化成了三维空间里的运动。
时间是什么?在这里不妨这样理解:时间如同一把早已被刻好的无限长直尺,一切事物的运动(即呈现出来的发展变化)都在沿着时间前进。所谓的时间流逝,只是相对“运动的事物”而言(参照使然),实则时间没有向前流动,向前流动的是事物而已。就像一个小球沿着一把直尺向前滚去,滚动的速度越快,到达大刻度数越快一样。
以上三种不同速度状态的推理,与爱因斯坦狭义相对论里的“时间膨胀之说”不正好完美匹配吻合吗?同时,这不也正是宏观世界里所体现出来的宏观“量子纠缠”现象吗?在“量子纠缠”理论里,知道处于纠缠系统中的一个成员的状态,另一个成员的状态也就不言而喻了。“量子通信科学”正是借此发展了起来。同样的,当我们知道了三维空间里的运动,也就相当于知道了时间里的运动,它们之间形成了一种不可分割的“纠缠态”,一种宏观意义上的“量子纠缠”现象。
被称之为“科学怪才”的尼古拉.特斯拉,也曾经对“时间”和“空间”的本质关联性做过一段时间的研究,并建有初始的时空方程模型。但后来并未继续深入研究下去,而是潜心于电磁学领域了。后有研究者指出,尼古拉.特斯拉如果能够潜心研究“时空理论”,说不定会找到打开平行宇宙以及时间屏障的钥匙(注:据有关尼古拉.特斯拉的科学资料记载,尼古拉.特斯拉实则已经找到“时间”和“空间”之间的本质联系,这种联系可以使空间与时间进行相互转化,从而实现有别于爱因斯坦相对论的另一种“时光回溯效应”,达到操纵时间的可能性。或许,尼古拉.特斯拉意识到了这种研究可能会带来的无可预估的严重性后果,故而才终止了时空的研究)。