探索頻道年度大片《和霍金一起（qǐ）探索宇宙》正在（zài）北京電視台青少頻道播出。在片中，史蒂芬?霍（huò）金如此描（miáo）述時空扭（niǔ）曲理論：離金字塔近的（de）人，時間如靜止，離金字塔遠的人，時間如飛逝。因為根據“相對論”，距離引力大的物體越近，時間過得也越慢，反之（zhī）則（zé）越快。霍金自己也曾做過如此比（bǐ）喻：站（zhàn）在（zài）樓（lóu）上的人（rén），要比樓下的人老得更快一點。

　　這些通俗易懂的畫麵看著有（yǒu）趣，卻把（bǎ）時間（jiān）差誇大了無數倍。而現實生活中，你的肚（dù）臍所經曆的時間，和你的鼻子所經曆的（de）時間真的有（yǒu）所不同嗎？今年2月份，科學家們製造出了有史以來（lái）“最（zuì）精確的鍾”，並測量出了高度相差1米的兩個位（wèi）置間的時間差。相關研究刊登在近期的《科學》雜誌上。

　　速度和引力影響時間

　　愛因斯坦認為，時空相互交織，時間在不同的場合會發生不同的變化（huà），時間可能會受到一些因素的影（yǐng）響，比如引力和速度。簡單來說，鍾表運動時，比不（bú）運動時運行更慢。此外，引力越強，鍾表也跑得越慢。

　　在“狹義相對論”中，光速是絕對一致的，永遠不會發生改變，會改變的是時間和重力。在（zài）宇宙中，一個物體運（yùn）動得越快（kuài），時（shí）間就流（liú）失（shī）得（dé）越慢。這個理論延伸出了很多著名的思想實驗的基礎，比如說（shuō）著名的（de）“雙胞胎悖（bèi）論”??有一對雙胞胎，其中弟弟留在（zài）地球上，哥哥則乘坐光速宇宙飛（fēi）船前往遙（yáo）遠的太空，當他回來的時候，會發現自己的弟弟已經垂垂老矣。

　　而根據廣義相對論，愛因斯坦（tǎn）同樣預測引力和時間之間存在密切關（guān）係：引力場會拖時間的“後腿”，讓時間放緩（huǎn）。引力越大，時間就會過得越（yuè）慢。因此，當接近一個質量很大的物體如地球時，時間（jiān）也會變慢。

　　在《和霍金一起探索宇宙》中，霍金（jīn）用了兩個假想場麵解釋愛因斯坦這兩套相對論：一個是假（jiǎ）想（xiǎng）的環繞地（dì）球的快速（sù）火車。火車越開越（yuè）快，直到接近光速，此時，火車裏的人的時間簡直可以用“度日如年”來形容，在假想中接近光速的（de）狀態下，鍾表的振蕩將發生了十分明顯的變化；另一個假想是（shì）一艘宇宙（zhòu）飛（fēi）船（chuán）從地球出發，飛到（dào）宇（yǔ）宙黑洞邊（biān）緣，飛船駕駛者技術過硬，剛剛好停留在極端靠近黑洞（dòng）卻又不會被黑洞吸入的位置上，此時飛船（chuán）上的鍾表的振蕩也發生了明顯的（de）改變。

　　世界上最精準的鍾

　　不過，無論是能以亞光速行進的火車，還是能接近黑洞（dòng）的（de）飛船，都隻是美好的幻想而已。但還是有（yǒu）一些設備能夠驗證愛因斯坦的引力時間（jiān）理論。其中（zhōng）最典型的就是將地球（qiú）表麵的時鍾與人（rén）造衛星上的精確時鍾進行比較。衛星係統不僅遠離地球（qiú），而且還以幾千千米的時速運（yùn）行著。我們每天用的全（quán）球定位係統依賴於這些人造衛星，上麵時鍾（zhōng）的時間就比地球上的（de）鍾略微快一點。

　　此外，科學家也早就通（tōng）過地麵上和高速飛（fēi）行噴氣（qì）飛機中的原子鍾發（fā）生（shēng）的變化證實了運動和時間的關係（xì）。

　　但是，衛星係統（tǒng）的（de）時鍾差別並非科學實（shí）驗，並沒有真正通過實驗數據證明相對論；而運動中原子鍾的變化則必須放到高速飛行的飛機上才能觀測到。不過，現在科學家在一個超級精確的原（yuán）子鍾的幫助下，觀測到了低（dī）速(秒速10米)，以及高（gāo）度差1米（mǐ）的情況下（xià），時間所發生的變化。這項研究（jiū）由美國標準技術研究院(NIST)進行，相關論文刊登在近期的美國《科學（xué）》雜誌上。此次研究也是（shì）第一次（cì）在地麵上就證實了（le）引力和（hé）時間的關係。實驗結（jié）果完全在科學家（jiā）們的意料之內，愛因斯坦的理論早已被廣泛地認可，但實驗最特（tè）別的就在於這個原子鍾的（de）精確性。

　　原子（zǐ）鍾是世界上（shàng）最精確的時鍾。常用的原子鍾使用銫原子。後來，美國科學家開始用汞離子來製作更精確的原子鍾（zhōng）。今年2月份，科學家們造出一台（tái）使用鋁離子的原子（zǐ）鍾。它比汞離子製作的還要精確兩倍以（yǐ）上，成為有史（shǐ）以（yǐ）來“最精確”的鍾。這個原子鍾的製造者（zhě）在《物理評論》上發表論文稱，即使再過去37億年，它（tā）的誤差都不會超過1秒。

　　測地學將受益

　　借助超（chāo）級精準的（de）原子鍾，NIST的科學家們（men）得以測量愛因斯坦理論中的兩個著名（míng）的假想場麵。

　　首先，他們設計了兩架一模一樣的超精確原子鍾，放在同樣（yàng）的高度上。把其中一架鍾抬高僅33厘米，兩架鍾就（jiù）顯示出了不同的時間差，顯示它們所受重力出現了差異。位置較低的（de）原子鍾比位置高（gāo）的（de）原子鍾運行（háng）得更慢，大約每（měi）隔79年會慢900億（yì）分之一秒。當然（rán），對普通人來說這種影響幾乎微乎其微。

　　科（kē）學家們（men）隨後又做了（le）另一項（xiàng）實驗，他們通過對鋁離子施加不（bú）斷變化的（de）電磁場，使其發生快（kuài）速往複運動，相當於每秒（miǎo）運動（dòng）了（le）好幾米，而另一個（gè）原（yuán）子鍾的鋁離子則保持靜止。結果，運動著的原子鍾，其時（shí）間運行也略微緩慢（màn）了一些。這個實驗證明了“雙胞（bāo）胎悖論”，運動越快，時間就越慢。

　　這項實驗的結果可能會有實際的作用。科學家探測地球磁場的地理振（zhèn）動時，對測量精度的（de）要求很高，並借（jiè）由測量數據了解一些重要（yào）的信（xìn）息，比如地球上的水是怎麽分布的，河流是如何流動的。在理想狀態下，科學家可（kě）以在世界各地擺滿精確無比的原子鍾，通過測量時間的不同（tóng）來查看重力的不同。

　　此外（wài），這兩個實驗提供（gòng）的不同海拔時間差異的具體數據，還可以用於調整全球定位係統(GPS)衛（wèi）星上所（suǒ）攜帶的時鍾，令其更為（wéi）精準。