住得越高，老得越快

文/[英]马库斯·乔恩

你住在高楼里要比你住在平房里的时候老得快。因为爱因斯坦的引力定律告诉我们，引力越大的地方，时间流逝越慢。这就是著名的广义相对论。然而，引力变强导致的时间延缓是细微的，所以想要测出时间究竟慢了多少，就需要借助十分灵敏的原子钟了。2012年，美国国家标准与技术研究所的科学家们就成功地测量出，站在台阶上的人的确比站在台阶下的人老得快。测量方式是，将两个超级精确的原子钟分别放在台阶上和台阶下计时。

那么，为什么在强引力条件下时间会减缓呢？这是因为1915年，爱因斯坦的超级大脑发现引力其实并不存在。对的，你没看错，引力就是一种幻觉！要理解这个知识点，你可得跟着我动动脑子了。想象有一天你在一个火箭里醒来，火箭在虚无的空间里以1g（大约为一个引力加速度）的加速度飞行。其实你没什么感觉，你的脚还是紧贴地面，你能随意走动就像还在地球一般。如果把火箭的窗户封上，你甚至不知道你在火箭里加速飞行。你可能看不出这其中的玄妙，但爱因斯坦借此揭示了一个惊人的事实：引力就是加速度。你也许认为，你脚底紧贴地面是因为有什么力把你牵引向地心，事实上你只是在做加速运动，但你对此毫无觉察。

等等，这是怎么一回事呢？

让我们再次回到加速飞行的火箭里吧。这次，你要从火箭的左端，水平发射一束激光到右端。仔细观察一下，就会发现射在右端墙上的光点比左边发出的光点要更接近地面一些。因为，在光束从左边飞往右边的过程中，地面仍按1g的加速度上升（接近光束）。当然，你感觉不到任何的加速度，你还以为你仍在地球上，感受到的也只是地球的引力呢。那么，这种情况下，你如何看待光束向地面弯曲这一事实呢？

众所周知，光在两点之间只走最短的距离。就像平原上行走的徒步者，两个地点之间最短的路径是直线。但是这对登山者而言则不尽然，他们认为两个地点之间最短的距离应该是曲折蜿蜒的（想象一只高飞的鸟儿俯瞰的景象）。由此可以推断，光束之所以在火箭加速运动时弯曲，是因为空间被扭曲了。把原本“平整”的空间扭曲成起伏的山丘。而火箭中的加速度其实与地球的引力效果相同，这就意味着是引力扭曲了空间。而事实上，爱因斯坦推导的理论是：引力本身就是扭曲的空间。

说得更精确一点，引力是扭曲的空间以及时间。早在1905年，爱因斯坦就发现，空间和时间是同一个事物的两个方面。我们无法察觉时间——空间的扭曲，因为它是四维的，而我们人类只是低等的三维生物。也只有爱因斯坦这样的天才才得以一窥事物的真相。

为什么我们的双脚紧贴地面呢？真正科学的回答是：因为地球的时空是扭曲的。想象地球处于时间—空间的谷底，我们都有加速下降到谷底的趋势，但我们下降的路被地表拦截了，它阻止了我们向下加速的趋势。这就是我们感受到的引力。

引力是扭曲的时间和空间。它不仅戏弄空间，让光束的路径弯曲。它也不放过时间，对其指手画脚发号施令。接下来，我就来讲讲为什么引力会减慢时间。

首先，我们假设一个理想状态的“钟”。它由光束和两面镜子组成。光束在两面镜子之间往返。每当光跳到一面镜子上时，则计数一次，算作一次钟表的“嘀嗒”。如果这个钟是摆放在地球上的，那么两面镜子之间的光束不会是直线——现在大家都应该知道原因了吧，这是因为引力会使光束弯曲。

然后，再把这样两个钟分别放置到高低不同的两个位置。低处的钟所受的引力比高处的更大，这是因为前者离地面更近。这样一来，两面镜子间，低处的比高处的光束路径更加弯曲。因此，低处的钟发出的“嘀嗒”声间隔时间更长。综上，低处的钟走得比高处的钟慢。换个说法，时间在强引力中走得更慢。

以上举例中，用的是广义上的钟表。如果引力对这个钟有影响，那么它对其他所有钟表都有相同效果。结论也会始终不变：引力会减慢时间。

说到这里，你可能会觉得这个知识点过于生僻，简直对日常生活毫无用处。这你就大错特错了。卫星导航和智能手机必须借助全球定位系统卫星来定位你的位置。全球定位系统卫星上都安装着时钟，沿着狭长的轨道绕地球运行。当人造卫星移动到离地球更近的轨道上时，受到的引力更强，因此它们自带的钟也会慢下来。如果你使用的电子设备不能自动补偿这种时间差，卫星就不能准确地定位你的实时位置。

引力小的地方，时间减慢程度小；引力大的地方，时间减慢程度大。就目前所知，引力最大的地方是黑洞。它是大质量恒星在生命末期疯狂坍缩形成的无底深渊。如果你能去一趟黑洞游玩，在它视界（光和物质进入黑洞内的单向膜，自此任何光或物质都将被黑洞捕获无法逃脱）外侧徘徊，你的时间相对于宇宙其他地方将慢到极致。如果你往外看去，你将看见整个未来，像电影快进那样在你眼前闪现！