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探尋光子世界:時空扭曲與時間變慢效應

當你看到圖中的情景時,或許會粗略想到:這可能是張關於時空維度的圖像,並且還是一個物體向地球高速運動的圖像。而這張圖像則是從一個光子的視野來看宇宙空間,也可能是遠在130億光年遠的宇宙中第一代恆星發出的光子在經過漫長的時空旅行後抵達地球。恆星的光子被發射出去後,會在瞬間被重新吸收,比如在我們的太陽核心位置,當發出的光量子可能經過一毫米的位移後就被吸收了。而我們看到的光是光子流,是光子膨脹力的傳遞,消失的光子是轉化成了基態光子。

我們從以上信息看出,一個光量子似乎沒有經歷過時間,也沒有經歷過空間,哪怕是一丁點兒的位移。由於我們不能夠的真空中移動一個無質量意識的光量子,所以這個光量子的「思想實驗」就是要證明時間和空間是兩個明顯不同的事物。

如果我們試圖以光速前進,那我們的本身的時鐘會變慢下來,所以我們也會在以較慢的時間狀態下,抵達遙遠的宇宙空間。這個就像一個宇航員從地球上乘坐宇宙飛船以光速前進,當他到達另外一個遙遠星系時,飛船上的時間僅僅過去了數年,而地球上的可能早就已經滄海桑田。這種時間上的變慢效應在地球上人們看來,則體現在宇航員以非常快的速度向宇宙深空飛去。

同樣,當我們接近一個大質量天體的表面時,就像圖中顯示的一個光子的視野,這時候相對另外一個處宇宙空間的觀察者而言,我們的時間就會變慢,所以我們能比預期中更快的時間達到大質量天體的表面,比較通俗點說是:當我們接近大質量天體時,時間和空間被壓縮扭曲了。同理,這也可以反應出時間和空間是時空的兩個方面。這就像我們現在已經發明的畫面定格捕捉技術,可以清楚地顯示出每一幀畫面上所反應出來的不同的時間和空間位置。

基於這個理論,部分科學家認為,我們目前應該接受現實世界中關於重力的演變模式。而重力的真正原因是由於在大質量天體周圍時空扭曲所造成的。形象地比喻可以認為:一個宇航員以一個恆定的速度在宇宙空間移動,當這個宇航員的移動路徑上出現一顆大質量天體時,宇航員就會進入由這個天體質量造成的時空扭曲區域,這時候宇航員就被明顯感到自身已經受到這個天體引力制約,如果天體的引力足夠強,而且宇航員的逃逸速度沒有達到一定的值,那他們兩者最終會發生碰撞。

而如果這顆大質量行星上有觀測者,那這個觀察者會發現宇航員從宇宙空間中向他加速運動而來,但是,這個宇航員自身看來,他的速度並沒有發生改變,這是因為,如果宇航員加速前進運動,那就會出現由於慣性而產生的推背力而他向后座移動。

儘管如此,當這顆大質量行星上的觀察員認為宇航員是在加速飛來並下降時,這個也不是地面觀察員所產生的一種錯覺。這只是觀察員對時空感知能力一種失敗的體現。因此,從一個光量子的視野看出,當一艘宇宙飛船從一定的時間和空間移動到大質量行星表面時,降落過程中飛船所處的時空區域受到行星引力場扭曲效應的影響,而處於地面的觀察員卻認為飛船正在受到一個力的作用。

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