解讀時(shí)間膨脹：黑洞附近1小時(shí)相當(dāng)于地球7年，人類(lèi)會(huì)永生嗎？

一百多年前，愛(ài)因斯坦的相對(duì)論橫空出世，徹底顛覆了人們的時(shí)空觀。牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀也因此被愛(ài)因斯坦提出的相對(duì)時(shí)空觀代替。

雖然絕對(duì)時(shí)空觀在人們心目中根深蒂固，而且非常符合我們的日常認(rèn)知，但越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)證明相對(duì)時(shí)空觀的正確性。

相對(duì)論包括狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論，前者是后者的基礎(chǔ)，后者是前者的推廣，比前者更具普適性。

相對(duì)論有一個(gè)重要的思想，那就是時(shí)間膨脹效應(yīng)（鐘慢效應(yīng)）。速度和引力都會(huì)影響到時(shí)間流逝速度的快慢。

簡(jiǎn)單來(lái)講，速度越快，引力越強(qiáng)，時(shí)間流逝速度就會(huì)越難。

從更深層去理解相對(duì)論，時(shí)間膨脹效應(yīng)其實(shí)是時(shí)間，空間和物質(zhì)三者之間的關(guān)系，時(shí)間和空間是密不可分的整體，簡(jiǎn)稱(chēng)“時(shí)空”。你不可能找到?jīng)]有時(shí)間的空間，反之也不存在沒(méi)有空間的時(shí)間。

同時(shí)，物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)周?chē)鷷r(shí)空造成影響。

物理學(xué)是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模鄬?duì)論的整個(gè)論證過(guò)程其實(shí)是相當(dāng)復(fù)雜的，涉及到非常復(fù)雜的公式，還有高等數(shù)學(xué)，看起來(lái)比較晦澀難懂。

而作為科普工作者，要做的就是把復(fù)雜的東西簡(jiǎn)單化，通俗化。盡管這樣做不可避免地會(huì)出現(xiàn)不太嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡胤剑⒉挥绊懳覀儗?duì)物理理論的影響。

回到上面的問(wèn)題，速度越快，引力越強(qiáng)，時(shí)間就越慢。這就是對(duì)相對(duì)論中“時(shí)間膨脹效應(yīng)”的通俗解釋。

具體能變慢多少呢？

純分析，能慢到接近于時(shí)間停止。

速度無(wú)限接近光速，引力足夠大時(shí)（比如黑洞的史瓦西半徑，也就是事件視界），時(shí)間就趨于停止！

也就是說(shuō)，光速和黑洞的視界是時(shí)空結(jié)構(gòu)終結(jié)的地方。

何為時(shí)空終結(jié)？

可以這樣通俗理解：一旦達(dá)到光速，或者身處黑洞視界，你將身處一個(gè)完全不同的時(shí)空結(jié)構(gòu)里，我們無(wú)法理解的地方。

光速，我們無(wú)法達(dá)到，因?yàn)槿魏斡徐o質(zhì)量的物體都無(wú)法達(dá)到光速，所以單純地依靠速度，我們只能無(wú)限地讓時(shí)間流逝速度變慢，并不能讓時(shí)間停止。

速度讓時(shí)間變慢的公式為：t'=t/√[1-(v/c)]

公式本身并不復(fù)雜，很好理解。t'是變慢后的時(shí)間（高速飛行的時(shí)間流逝），t是觀測(cè)者的時(shí)間（低速世界），v是相對(duì)低速世界的速度，c是光速。

引力讓時(shí)間變慢的公式為：t'=tx√(1-2GM/rc)

公式為不難理解。G是萬(wàn)有引力常數(shù)，M為天體質(zhì)量（比如地球），r為物體到天體中心距離。

兩個(gè)公式的推導(dǎo)過(guò)程相對(duì)比較復(fù)雜，這里不再詳述，有興趣的朋友可以試試看。

根據(jù)速度計(jì)算公式（第一個(gè)公式），飛行速度必須非常接近光速，時(shí)間膨脹效應(yīng)才會(huì)比較明顯。

比如，如果你的飛行速度達(dá)到光速的一半，時(shí)間只能變慢15%。

也就是說(shuō)，你以光速的一半（相對(duì)地球）飛行一年時(shí)間，地球時(shí)間只過(guò)去了1.15年！

當(dāng)速度達(dá)到光速的99%時(shí)，時(shí)間膨脹效應(yīng)就非常明顯了，可以達(dá)到7倍。飛行一年，地球時(shí)間過(guò)去七年！

同樣地，引力也會(huì)影響時(shí)間流逝的速度。引力越強(qiáng)，時(shí)間膨脹效應(yīng)越明顯。

著名科幻電影《星際穿越》相信很多人都看過(guò)，其中就有一個(gè)重要情節(jié)，主人公在黑洞附近停留了一個(gè)小時(shí)，地球時(shí)間竟然過(guò)去了七年之久，時(shí)間膨脹了六萬(wàn)倍！

看到這里，可能有人會(huì)有這樣的疑問(wèn)：既然時(shí)間會(huì)變慢，那么人們可以因此壽命更長(zhǎng)，甚至長(zhǎng)生不老嗎？

并不會(huì)！

相對(duì)論非常重要的一點(diǎn)就是“相對(duì)”兩字，必須有兩個(gè)不同的參照系，才能讓時(shí)間膨脹效應(yīng)得以體現(xiàn)。

假設(shè)你可以亞光速飛行（相對(duì)地球），你本身的時(shí)間（本征時(shí)間）流逝速度并不會(huì)有什么改變，如果地球上的人能看到你，會(huì)看到你的時(shí)間變慢了而已。

當(dāng)然，你也會(huì)看到地球上的時(shí)間也靜止了。

你們都沒(méi)錯(cuò)，只是參照系的選擇不同罷了。

那么誰(shuí)的時(shí)間變慢了呢？你，還是地球上的人呢？

只能說(shuō)，對(duì)比兩個(gè)不同參照系的時(shí)間流逝速度并沒(méi)有太大意義。正如上面所說(shuō)，地球上的人都會(huì)認(rèn)為對(duì)方的時(shí)間變慢了！

以后當(dāng)你們重新回到同一參照系（亞光速飛行的你返回地球），才會(huì)對(duì)此出到底誰(shuí)的時(shí)間變慢了，答案就是：你的時(shí)間變慢了！

這也是著名的雙生子佯謬，具體推導(dǎo)過(guò)程不再詳述，以后的文章會(huì)涉及到。

好像有點(diǎn)扯遠(yuǎn)了！

對(duì)于目前的人類(lèi)來(lái)講，單純地依靠速度讓時(shí)間變慢不太現(xiàn)實(shí)，因?yàn)樗俣仍娇欤|(zhì)量就越大，需要更多的能量才能繼續(xù)加速，還要考慮因速度過(guò)快帶來(lái)的其他問(wèn)題。

而且速度帶來(lái)的時(shí)間膨脹效應(yīng)并不明顯。

用超強(qiáng)引力讓時(shí)間變慢也比較，我們很難在短時(shí)間內(nèi)到達(dá)黑洞附近。

而有一種方式堪稱(chēng)星際旅行的完美方案，那就是蟲(chóng)洞。

通過(guò)蟲(chóng)洞，我們甚至不需要任何加速，就可以瞬間穿越浩瀚距離。

遺憾的是，蟲(chóng)洞的概念目前仍舊停留在科幻階段，或許有朝一日人類(lèi)科技足夠發(fā)達(dá)，就能夠制造出隨意穿越宇宙空間的蟲(chóng)洞！