撰文：约书亚 A.科里诗          2022年12月16日

重力如何影响时间的流逝？（图片：Yuichiro Chino，Getty Images）

一个多世纪前，爱因斯坦的广义相对论颠覆了人类对宇宙的理解。从那时起，科学家们发现，时间的稳步前进绝不是稳定的。广义相对论的一个令人难以忘怀的含义是，时间在世界上每一个阶梯的顶端比在底部流逝得更快。

之所以会出现这种扭曲思维的现象，是因为物体离地球越近，重力的影响就越强。由于广义相对论将引力描述为空间和时间的扭曲，时间本身在更高的高度和距离地球更远的地方流逝得更慢，在那里引力的影响更小。

所以，如果时间与重力有关，那是否意味着山顶上的人比海平面上的人衰老得更快？重力增加真的会让人衰老得更慢吗？

科罗拉多州博尔德国家标准与技术研究所（NIST）的物理学家詹姆斯.秦文周，在一封电子邮件中告诉《生活科学》，事实上，对于所有远离引力场的物体，比如地球，时间实际上移动得更慢。这意味着生活在高海拔地区的人，比那些在海平面上艰难穿越时空的人衰老得快一点。

“相对而言，重力会让我们衰老得更慢，”周说。“与不靠近任何大型物体的人相比，我们的衰老速度更慢。事实上，对于某个人来说，我们周围的整个世界在重力的作用下进化得更慢。”

差异很小，但可以测量。NIST表示，如果你在海拔29000英尺（8848米）的珠穆朗玛峰上坐了30年，你的年龄将比在海平面上呆了30年的时间长0.91毫秒。同样，如果生活在海平面上的双胞胎分开生活30年，其中一个搬到科罗拉多州海拔1600米的博尔德，另一个留在原地，那么当他们团聚时，高海拔双胞胎将比在原地的双胞胎大0.17毫秒。

在一次引人注目的实验中，NIST的研究人员使用了世界上最精确的原子钟之一，证明了即使在地球表面上方仅0.008英寸（0.2毫米）的地方，时间也运行得更快。

“这些不仅仅是计算，”NIST物理学家托比亚斯.博斯维尔，他是2022年发表在《自然》杂志上描述实验的论文的合著者。他在接受《生活科学》采访时表示：“我们已经看到了时钟在大约一根头发宽的距离上滴答作响的变化。”

理解大质量物体扭曲时间流逝的关键，是认识到“时空”是由三个空间坐标（上/下、右/左和前/后）和一个时间坐标（过去/未来）编织而成的四维挂毯。在相对论模型中，重力就是我们所说的，当任何有质量的物体扭曲了挂毯，弯曲了空间和时间。

英国开放大学天体物理学教授安德鲁·诺顿在一封电子邮件中告诉《生活科学》，为何具有质量的东西都会影响时-空。”在有质量的物体附近，“时空扭曲，导致空间弯曲和时间膨胀。

诺顿说：“这种影响是真实的、可衡量的，但在日常生活中可以忽略不计。”

然而，当涉及到非日常情况时，这种现象——也被称为引力时间膨胀——可能会变得混乱。根据诺顿的说法，在12544英里（20186公里）的高度上环绕地球的GPS卫星需要进行调整，以适应其时钟在24小时内，比这里的时钟快45.7微秒的事实。

“相对论对时间推移的最紧迫影响可能是GPS的精度，”周说。“因为它们（GPS卫星）正以高速远离地球，所以需要仔细考虑速度和重力的相对论效应，以便我们能够高精度地推断出我们在地球上的位置。”

在离家较近的地方，很明显，事实上，重力确实会让我们衰老得更慢。当然，这通常只有几毫秒的时间，在海平面上退缩几乎不是一种可行的抗衰老策略。但时间既宝贵又转瞬即逝，尤其是远离任何有质量的物体时。