科技日報(bào)記者?孫明源
近日，澳大利亞悉尼大學(xué)發(fā)表的一篇研究論文顯示，通過對宇宙中被稱為類星體的古老天體的觀察，科研人員發(fā)現(xiàn)距離宇宙誕生后大約10億年的最早的類星體，其運(yùn)行速度似乎比今天的類星體慢，是目前的1/5。這是人們有史以來觀測到的最早的宇宙學(xué)時間膨脹。
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“宇宙早期時間流逝更慢”是誤解
類星體是一些星系中心的物體，由一個超大質(zhì)量黑洞組成，黑洞周圍是一個噴出高能粒子的熱等離子體盤。人類看到的最早的天體出現(xiàn)在大爆炸后6億年。
所謂的“時間膨脹”是否意味著宇宙早期時間流逝更慢，而從宇宙誕生以來，時間的流動速度一直在變快呢？中國科學(xué)院大學(xué)理論物理學(xué)博士研究生、知乎2022年度新知答主王清揚(yáng)告訴科技日報(bào)記者，這種理解是錯誤的。人類觀測到光的頻率在下降，是宇宙膨脹帶來的紅移效應(yīng)，并不代表時間真的在加速流逝。
“時間隨著宇宙膨脹不斷加速，是近年來在網(wǎng)絡(luò)上流傳甚廣的一種錯誤理解。”王清揚(yáng)說。
宇宙膨脹指的是宇宙誕生以來，范圍尺度不斷隨時間擴(kuò)大的現(xiàn)象。它意味著宇宙中任意相距遙遠(yuǎn)的兩點(diǎn)之間的距離都會隨時間擴(kuò)大。這種現(xiàn)象會導(dǎo)致在宇宙空間中傳播的光的波長隨時間拉長。
假如宇宙的尺度經(jīng)過一段時間膨脹成了原先的兩倍，那么對于一束在宇宙中傳播的光來說，它的波長也會被拉長為原先的兩倍。由于電磁波的頻率與波長成反比，所以上述現(xiàn)象相當(dāng)于光的頻率降低為原先的1/2。從人類的觀察結(jié)果來看，就是“時間變慢了1/2”。
王清揚(yáng)介紹，電磁波譜中頻率較低的一端被稱為紅端，因此光隨宇宙膨脹頻率降低的現(xiàn)象被稱為“宇宙學(xué)紅移”。
同理，不是只有光的頻率會有這種紅移效應(yīng)，宇宙中其他事件的頻率也會有這種效應(yīng)。
王清揚(yáng)舉例說，假如在幾十億年前，在宇宙的尺度只有現(xiàn)在的一半的時候，有一個天體以每秒一次的頻率發(fā)射信號，那么宇宙膨脹至今，現(xiàn)在時刻人類接收到信號的頻率就是兩秒一次。這看起來就像是早期宇宙的時間比現(xiàn)在慢一樣。
來自過去的畫面被“慢速播放”
“但這只是‘看起來’而已，在宇宙演化的任何一個時期時間流逝的速度其實(shí)都是一致的。看起來變慢只是因?yàn)橛钪娴某叨扰蛎浝L了兩個信號的間距，使得下一個信號延遲了一段時間到達(dá)我們這里，并不是說信號發(fā)出時的時間流逝比現(xiàn)在慢。”王清揚(yáng)解釋說。
悉尼大學(xué)發(fā)表的論文亦對190個類星體的數(shù)據(jù)按照紅移程度進(jìn)行了分組。研究人員指出，來自遙遠(yuǎn)物體的光被拉伸出更長的波長、更低的頻率。從觀測端看來，就像是與現(xiàn)在發(fā)生的相同事件相比，遙遠(yuǎn)的宇宙事件似乎開展得更慢。
然而，這并不是說早期宇宙是慢動作的，幾十億年來如果有人生活，他們也會看到時間的正常演變。
“在一定情況下，時間流逝真的會變慢，例如在黑洞等大質(zhì)量天體周圍。”王清揚(yáng)介紹，如果人們在太陽附近放一塊表，就會看到它走得要比地球附近的表慢。這種情況才是真正的時間變慢。根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論，在強(qiáng)引力場中，相對于弱引力場而言，時間的流逝速度會變慢。
“對觀察結(jié)果的片面解讀，或是對科學(xué)名詞望文生義的理解，都可能導(dǎo)致錯誤的說法流傳。我們應(yīng)該認(rèn)清，宇宙里的時間并沒有在加速運(yùn)行。只是我們觀察到的來自過去的畫面，由于宇宙的不斷膨脹被‘慢速播放’了而已。”王清揚(yáng)說。
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