天文|终极问题:相对的时间,我们该如何测量?

非常好的问题!你说的没错 , 如果你在宇宙形成初期坐上一艘接近光速的飞船 , 并在如今到达 , 那么按照你所经历的时间来说 , 宇宙要年轻的多 。
但当我们观测宇宙时 , 我们会发现宇宙四处都是同质的 , 而且各向同性的 。 当然如此各向同性只能在一定的参考范围(宇宙背景微波全部都在同一方向)内存在 。 如果你对于这个参考范围进行了运动 , 那么对于你来说宇宙背景微波会变得不对称:宇宙微波会向着你移动的方向进行蓝移 , 并在反方向进行红移 。
所以宇宙的年龄是用相对宇宙背景微波静止(在钟表的视角中 , 所有宇宙背景微波都有同样的方向)的钟表计时的 。

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结果地球距离如此的观测范畴并不远 , 像其他星系一样 , 太阳系相对于宇宙背景微波得运动“只有”每秒几百公里的速度 。 对于光速来说 , 这是一个非常小的速度 , 所以任何对于钟表的影响都是很小的 。 所以我们可以从地球上测量宇宙的年龄 , 并且和在对于宇宙背景微波静止的位置上测量出的数据不会产生很大的误差 。

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来自:Forbes
你说的没错 。 我们没法确定宇宙的年龄 , 因为这个年龄取决于不变的光速 , 和红移(星系之间彼此远离)的速率 , 而科学家发现宇宙红移的速率并不是一个常数 , 星系之间彼此远离的速率普遍在减缓 。 所以当我们所用的所有标准都在变化 , 我们又怎么能测量宇宙的年龄呢?
但事实上我们不仅仅依靠光速和红移的速率 , 我们还可以用放射性定年 , 但它本身也并不准确 。 放射性定年依靠各种同位素的半衰期 , 比如氩气和碳 , 这两者都有很长的半衰期 。 这个程序需要做出很多假设 , 例如我们所计算的半衰期是否准确 , 辐射减小率是否是一个常数 , 所取得样品是否拥有同样程度的放射性 。 在精准程度上来说 , 这就像是用一把六英寸的格尺测量地球的周长一样 。 最后得出的结果只是一个估计 , 然而放射性定年还是写进了教科书里好像他是准确的事实一样 。
故事还没完 , 爱因斯说时间和空间都是相对的 , 所以在大爆炸的情境之下 , 我们很容易就能理解不同天体运动的速度是不同的 , 所以时间的流逝也不同 。 但这些所谓的宇宙学家和天体力学家好像在猜测宇宙年龄的时候忽略了相对论 , 这还是科学吗?

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来自:EarthSky
作者:Nikhil Panikkar
【天文|终极问题:相对的时间,我们该如何测量?】关于大爆炸的任何测量都不是绝对的 。 虽然所有观测者都认同大爆炸是可观测宇宙中的第一个事件 , 他们所测量出的时长是不一样的 。
但有两个实验证明的事实可以帮助我们的宇宙学家:
星系在空间中移动的速度(每小时500-600公里)要比光速小得多 。
宇宙膨胀的各向异性也非常小(在十万之内) 。
而这两者都被宇宙背景微波证实了 。
所以我们可以忽忽视观测者不同的相对速度 , 以及在空间中稍微变化的位置 。 这和我们可以忽视经典力学的影响有同样的道理 , 因为和光速比较时非常小的速度和距离 。 但这不是说相对影响不存在 。
所以当我们讨论宇宙学时 , 我们可以忽视相对影响 , 而将从大爆炸开始测量的时间当做一个绝对值 , 这就是我们如何计算宇宙的年龄 。

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但如果从一个纯理论的角度来说 , 从大爆炸测量的时间不是绝对的 。
另 , 宇宙微波背景所提提供的“绝对”值只在宇宙学的领域有效 , 因为之中的误差有0.2亿年!这个数据对其他学科没有任何可取之处 。

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来自:欧空局 , 宇宙微波背景
作者:David Thomson
时间是不存在的 , 只有“当下”是真实存在的 。 一切存在的东西只在当下存在 。 没有任何事物在一个看不到的未来或过去有物质上的存在 , 而且事情一直都是这个样子的 。
当你说时间是相对的时 , 你会倾向于相信时间真的存在 。 事实上 , 时间只是你对时间的理解 。 而你对时间的理解来自于“当下”物质的变化 。
当你在讨论宇宙的“年龄”时 , 所讨论的其实是你对宇宙年龄的理解 , 而不是真是的年龄 。 如果光子的速度是你理解时间的一个标准 , 那么你不仅仅需要考虑光子的速度是相对的 , 还要考虑空间本身不均匀的分布 。

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广义相对论说空间在质量大的物体之间会弯曲 , 这意味着宇宙中的有些地方的空间比其他地方更密 , 有些更稀疏 。 光子穿过空间密集的区域需要花费更长的时间 , 反之亦然 。 只要我们能计算出出一个区域中的质量 , 那么我们就可以知道空间弯曲的程度 。 而只要我们能计算出相对的速度 , 我们就可以知道多普勒效应的程度 。
用你最精准的估计和物理知识 , 你对宇宙年龄的理解就能是一个合理的猜想 , 无论你的猜想是什么 。 在现实中 , 我们拥有的只有现在 。

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来自:哈勃
作者: Victor T. Toth
FY: mjr
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