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第二章 停止之处 3 奇怪的一对（第3页）

1915年，爱因斯坦从闵考斯基的四维时空出发，扩展了自己之前的模型，创立了广义相对论：质量和能量扭曲了时空，这种扭曲产生的效果就是我们所说的引力。

只要是有一定能量或质量的地方，时空便会被扭曲。

扭曲的程度取决于能量或质量的大小，当时空发生扭曲时，周围的物体会遵循扭曲形成的新几何体来运动。

拥有巨大质量的太阳扭曲了四维时空，形成一个类似“洞”

的东西，地球便围绕它运动。

这是看待牛顿万有引力的新方式。

广义相对论不止这些，因为时间也会发生扭曲。

通过扭曲时空，质量和能量也在局部改变了时间的流动。

空间扭曲得越多，时间就越膨胀。

大质量附近的引力场越强，时间流动得就越慢。

牛顿的绝对时间化作了万千微尘，无数局部时钟组成了一只万花筒，不仅不与其他事物同步，而且一直在变化。

宇宙中每一点都有特定的扭曲程度，具体曲率取决于每一时刻整个宇宙相对于这一点的能量和质量分布。

时间在宇宙中的每一点都以不同的节奏流动，这种流动随位置和时刻的变化而改变，并由整个宇宙动态变化的能量和质量分布来决定。

广义相对论给了牛顿的绝对时间一记绝杀，让它从此倒地不起。

非凡的精确

但为什么这一切我们从未发觉？因为在日常生活中，这种相对差距实在太小了。

没有人能以接近光速的速度运动。

30万千米秒的速度实在太快了，快到我们都没什么概念。

也许说成10亿千米时我们能更清楚一些：以这样的速度1秒就可以绕地球7圈多，或者飞到月亮上去。

国际空间站（ISS）的宇航员以28，000千米时的速度绕着我们运动，但就连他们也不会受明显相对论效应的影响。

因为高速运动，他们每在空间站待1年，就会使生命延长10.4毫秒，但因为空间站在离地表408千米的地方，那里的引力场更弱，时间过得更快，所以每年会少1.4毫秒左右。

总体算起来，每在轨道上过1年，就会多出9毫秒的生命。

意大利宇航员萨曼莎·克里斯托弗雷蒂已经在国际空间站待了6个多月，所以她多得了大约5毫秒的时间。

不过计算归计算，要验证这一多得的时间却很难，因为在轨道上，宇航员的身体要经受宇宙射线和微引力带来的很多考验，这对身体的伤害肯定超过了相对论带来的好处。

如果相对论效应对于我们能造出的最快的宇宙飞船都如此微弱，那对于日常生活的各个方面就完全可以忽略不计。

不过最近几十年，我们已经可以非常精确地测量相对论效应，并详细验证爱因斯坦的预测。

周期性现象一直被用来度量时间：脉搏、太阳东升西落、钟摆的振**等。

在时间度量史上，从钟摆式机械钟到石英钟再到原子钟，随着度量所用物理现象的频率越来越高，度量精度也越来越高。

20世纪初的科学革命为我们提供了探索和理解原子系统特征现象的工具。

正是在原子系统中，我们找到了频率极高的周期变化，其节律比之前用于计时的任何自然现象都更加规律和精确。

最早的原子钟于20世纪50年代前后被研制出来后，很快就成为度量时间最准确、最稳定、最可复制的工具。

将稀有金属铯的原子冷却到接近绝对零度就可以获得非常精确的周期性振动：在合适的外部刺激下，铯原子的电子会不断改变能级，然后再迅速恢复到原来的状态。

其跃迁频率是如此精确，以至在1967年，科学家们决定以此来重新定义秒。

要了解量子跃迁的情况，只需记住，一个好的石英钟一年会有几秒的误差，而原子钟几百万年才会有1秒的误差。

最近还出现了一些实验性原型，它们150亿年才会有1秒的误差——150亿年比宇宙的年龄都长。

进一步提高时间度量精度的努力还在不断进行着。

为什么会如此执着？因为在物理学历史上，每次找到一种更精确的时间度量方式，就会有其他的基本发现。

比如，有些人就想要借此验证物理基本常数是不是真的恒常不变。