爱因斯坦的狭义相对论:速度越快,时间就会越慢,当速度等于光速,时间就会静止,而速度超过光速时,时光就会倒流。
关于这个理论,笔者记得最清楚的例子是小时候物理学家卡尔萨根拍摄的《宇宙》,其中有一个桥段说的是一个哥哥骑着速度接近光速的摩托车,而当其回到村口时,却发现其一直等待在村口的弟弟已经是个老人了,而他自己却还很年轻。
现在没有接近光速的飞机,有能力影响时间吗?
虽然飞机跟光速比还是差很多,但是目前飞机的速度能够达到超音速水准也是事实,比如说已经停运的协和客机就能达到2.04马赫的速度,这其实已经具有让时间“变慢的能力”了!
但是能够影响时间快慢的除了速度,还有引力。比如在一个更强的引力场(比如地球表面)中的时钟,将比在较小引力场(例如距离地表数公里的空中)中走得更慢。
这就得出了我们今天又一个理论——时间膨胀效应。
科学表明,时间膨胀效应不仅发生在接近光速的旅程中。来自美国国家标准技术局的物理学家Chin-Wen Chou和他的同事使用超精确的光学时间表明:时钟的滴答声会在时速40公里、高度差小至30厘米的情况下发生变化。
那么这么说,坐飞机真的能把时间变慢吗?能变慢多少呢?
1971年,Hafele和Keating设计了一个检验时间膨胀效应的环球航行实验,实验结果发现,向东飞行时四只原子钟的读数比地球上的原子钟读数平均慢了59ns;而向西飞行时四只原于钟的读数比地球上的原子钟的读数平均快了273ns。在实验误差之内这些结果与方程预言值相符。
但是很多人对该次试验提出了很多质疑和疑问,比如向东飞和向西飞的快慢问题、试验设计严谨度的问题等等。
但是有物理学家此前已经算过,证明频繁飞行的人比在地面上的人其实要老得快一点!因为飞机飞得足够高,所受地心引力比较小,使得时间过得更快,而高速带来的减慢时间的效果无法与之相抵。但是这并不是一定的,因为这种差距实在是太微小了,小到令人无发感觉的到。
看过由乔治·克鲁尼主演的《在云端》(Up in the Air)没?其中乔治·克鲁尼扮演的商人Ryan Bingham累计飞行1600万公里,他的年龄也只比从奥马哈返回的同事多增加59微秒而已,而1秒=1,000,000 微秒(μs),所以大家特别是美眉们就不用担心变老而拒绝飞机了,因为作用实在是太小了!