飞机上的“时间旅行”:最平价的相对论测试之一

2021年07月19日 10:36 次阅读 稿源:新浪科技 条评论

北京时间7月19日消息,在阿尔伯特·爱因斯坦提出的相对论中,最令人费解的一点是时间膨胀。与静止的人相比,运动中的人会觉得时间似乎走得更慢。这种效应也适用于引力场。越是靠近像黑洞这种具有强大引力的天体,你越能够感受到时间的放缓。要注意的是,时间变慢只是一种感觉,而实际的生活不会“变慢”。

哈菲勒-基廷实验中使用的一台铯原子钟

哈菲勒-基廷实验中使用的一台铯原子钟

在他们各自的参考系内,一切似乎都很正常。只有当不同参考系的人相遇时,他们才会注意到这种相对差异。

在我们的实际生活中,我们大可不必担心时间会膨胀。相对而言,人类的移动实在太慢,根本注意不到时间膨胀。但是,不放过一丁点儿时间差异的物理学家还是在一个非常普遍的人类活动中观察到了时间膨胀。这个活动就是:国际航空旅行。

四十年前的十月份,物理学家约瑟夫·C·哈菲勒和天文学家理查德·E·基廷两人带着四台高精度惠普原子钟,乘坐了两次商业航班,环游地球,一次自西向东飞,一次自东向西飞。他们想要干什么呢?当然是测试爱因斯坦的相对论。

旅行结束后,他们将飞机上的原子钟时间与美国海军天文台的原子钟时间进行比较。假如相对论是正确的,向东飞的原子钟时间应该比地面上的原子钟时间慢,而向西飞的原子钟时间比地面上的更快。

然后,猜猜哈菲勒和基廷发现了什么!正如天体物理学家海诺·法尔克在他的新书“Light in the Darkness”中解释的那样:

向东飞行的时钟,即移动方向和地球的自转方向一致,但移动速度相对于地面上的时钟稍有不同,在飞行之后时间慢了60毫微秒。向西飞行的时钟,移动方向与地球自转方向相反且移动速度相对于地面上的时钟差异较大,在飞行之后时间比天文台的时钟时间整整提前了270毫微秒。

在之后的几十年里,科学家们用不同的原子钟又做了许多测试,这些测试无一例外地证实了首次飞行实验中看到的结果。

一个有趣的事实:当你乘坐国际航班,尤其是向西飞行的航班时,相对于地面上的人们,你正在体验“时间旅行”哦!不过,你永远不会注意到自己的时间之旅。因为想要相对于地面上的亲朋好友哪怕只穿越一秒钟的时间,你也得向西绕地球飞行370万次!

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