沒想到吧，奇怪的知識又增加了

馬庫斯·喬恩

沒想到吧，住得越高老得越快

住在高樓里的時候要比住在平房里的時候老得快？理論上來說，這是真的。

愛因斯坦的引力定律告訴我們，引力越大的地方，時間流逝越慢。這就是著名的廣義相對論。因為，一樓比高樓層離地面更近，所受的引力也略微大一些，時間也會流逝得稍微變慢一點兒。

根據愛因斯坦1905年提出的狹義相對論，人與人之間的相對運動會使時間變慢。因為，高樓樓頂比平房的移動速度快（因為地球自轉），那么樓頂的時間相對較慢。這個現象的確會抵消引力減緩的平房時間。但是，狹義相對論帶來的時間減緩效果比較微弱，因此它并不會改變我們得出的事實：住在高樓頂樓要比住在平房里老得快。

然而，引力變強導致的時間延緩是細微的，所以想要測出時間究竟慢了多少，就需要借助十分靈敏的原子鐘了。

2012年，美國國家標準與技術研究院的科學家成功地測量出，站在臺階上的人的確比站在臺階下的人老得快。測量方式是將兩個超級精確的原子鐘分別放在臺階上和臺階下，然后同時計時。

那么，為什么在強引力條件下時間會變慢呢？這是因為1915年的時候，愛因斯坦的超級大腦發現引力其實并不存在。對，你沒看錯，引力就是一種幻覺。要理解這個知識點，你可得跟著我動動腦子了。想象有一天你在一個火箭里醒來，火箭在虛無的空間里以1g（大約為1個引力加速度）的加速度飛行。其實你沒什么感覺，你的腳還是緊貼地面，能在火箭里隨意走動，就像還在地球上一樣。你甚至感覺不到自己在加速飛行，還以為是在地面上哪個封閉的座艙里。你可能看不出這其中的玄妙，但愛因斯坦借此揭示了一個驚人的事實：引力就是加速度。你也許認為，能夠在火箭里腳底緊貼地面，是因為有什么力向著地心牽引你，但事實上，你只是在做加速運動，卻對此毫無覺察。

等等，這是怎么回事呢？

讓我們再次回到加速飛行的火箭里吧。這次，你要從火箭的左端，水平發射一束激光到右端。仔細觀察一下，就會發現射在右端墻上的光點，要比左邊出發時光點的位置更接近地面一些。因為，在光束從左邊飛往右邊的過程中，地面仍按1g 的加速度上升，等同于在按這一速度接近光束。當然，你感覺不到任何加速度，還以為自己仍然在地球上，感受到的也只是地球的引力。那么，在這種情況下，你該如何看待光束向地面彎曲這一事實呢？

眾所周知，光在兩點之間只走最短的距離。就像對平原上的徒步者來說，兩個地點之間最短的路徑是直線;但對登山者而言則不盡然，他們認為兩個地點之間最短的距離應該是曲折蜿蜒的（想象一只高飛的鳥兒俯瞰山巒的景象）。由此可以推斷，光束之所以在火箭加速運動時彎曲，是因為空間被彎曲了，原本“平整”的空間彎曲成了起伏的山丘。而火箭中的加速度其實與地球的引力效果相同，這就意味著，是引力彎曲了空間。事實上，愛因斯坦推導的理論是：引力本身就是彎曲的空間。

說得更精確一點兒，引力是彎曲的空間和時間。早在1905年，愛因斯坦就發現，空間和時間是同一個事物的兩個方面。我們無法察覺時間- 空間的彎曲，是因為它是四維的，而我們人類只是三維生物。也只有愛因斯坦這樣的“最強大腦”才得以一窺事物的真相。

為什么我們的雙腳能緊貼地面呢？真正科學的回答是：因為地球的時空是彎曲的。想象地球處于時間- 空間的谷底，我們都有加速下降到谷底的趨勢，但我們的下降被地表攔截了，它阻止了我們向下加速的趨勢。這就是我們感受到的引力。

引力是彎曲的時間和空間。它不僅戲弄空間，讓光束的路徑彎曲，也不放過時間，對其指手畫腳，發號施令，使其變慢。那么，為什么引力會減慢時間呢？

首先，我們假設一個理想狀態的“鐘”，由光束和兩面鏡子組成。光束在兩面鏡子之間往返。每當光跳到一面鏡子上時，就計數一次，算作一次鐘表的“嘀嗒”。如果這個鐘是擺放在地球上的，那么兩面鏡子之間的光束不會是直線——現在你一定知道這個現象產生的原因了，因為地球引力會使光束彎曲。

然后，再把這樣兩個鐘分別放置到高低不同的兩個位置上。低處的鐘所受的引力比高處的更大，這是因為前者離地更近。這樣一來，兩面鏡子間，低處的比高處的光束路徑更加彎曲。因此，低處的鐘發出的“嘀嗒”聲間隔時間更長。也就是說，低處的鐘走得比高處的鐘慢。換個說法，時間在強引力中走得更慢。

試想一個鐘，每當光跳到鏡子上時就計一次“嘀嗒”聲。離地表更近的地方引力更強，因此空間更加彎曲。光在鏡子間所走的路程更長，時間也更長。所以，引力減慢時間。

以上舉例中，用的是廣義上的鐘表。如果引力對這個鐘有影響，那么它對其他所有鐘表都有相同效果。結論也會始終不變：引力會減慢時間。

說到這里，你可能會覺得這個知識點過于冷門，簡直對日常生活毫無用處。這你就大錯特錯了。衛星導航和智能手機必須借助全球定位系統的衛星來確定你的位置。這些衛星上都安裝著時鐘，沿著狹長的軌道繞地球運行。當人造衛星移動到離地球更近的軌道上時，受到的引力更強，因此它們自帶的時鐘也會慢下來。如果你使用的電子設備不能自動補償這種時間差，衛星就不能準確定位你的實時位置。

事實上，我們大多數人的日常生活都不可避免地踐行著愛因斯坦的廣義相對論。假如相對論是錯誤的，那么衛星定位系統給出的數據，每一天都會產生大約50米的誤差。但實際上這一定位系統應用10多年來，誤差始終保持在5米以內。這也證明了廣義相對論的正確性。引力小的地方，時間減慢程度小;引力大的地方，時間減慢程度大。

就目前所知，宇宙中引力最大的地方是黑洞。它是大質量恒星在生命末期瘋狂坍縮形成的無底深淵。如果你能去一趟黑洞游玩，在它視界（光和物質進入黑洞內的單向膜，自此任何光或物質都將被黑洞捕獲而無法逃脫）外側徘徊，你的時間相對于宇宙其他地方將慢到極致。如果你往外看去，你將看見整個未來，像電影快進那樣在你眼前閃現。

毀天滅地的蚊子炸彈

雖然我們從未意識到，但我們真的都有超能力。

一只蚊子，和我們一樣是原子構成的。原子里有原子核，這是我們在學校就學習過的知識。原子核就像太陽一樣在原子中央，而電子就像行星一樣圍繞著它。原子核帶正電荷，電子帶負電荷，相反電荷之間的引力作用將原子聚合成一個整體。

如果會魔法，能將一只蚊子身體內的所有電子都取出來，那么蚊子就只剩下一堆帶正電荷的原子核了。它們彼此之間互相排斥，就會產生爆炸。

那么問題來了，如果蚊子就這樣爆炸，能釋放多大的能量呢？請選擇你認為的答案：

A. 煙花棒 B. 炸藥包

C. 氫彈 D. 滅世之威

只有很少一部分人選擇了“煙花棒”或者“炸藥包”，大多數人覺得這應該是一個別有用心的問題，所以鼓起勇氣選擇了“氫彈”。然而，答案應該是“滅世之威”。蚊子這么一爆炸，簡直毀天滅地，其破壞力相當于6600萬年前撞擊地球、造成恐龍滅絕的那顆一座城市般大小的小行星。

這個例子說明，能將電子和原子束縛在一起的電磁力有多么驚人。

引力看上去很強，你使出全力恐怕也只能跳出離地約1米的高度。然而電磁力更強，它不止比引力強10倍、百倍，甚至不止強百萬倍，而是強了100億億億億億倍。嚇你一跳吧。

準確來說， 在氫原子中，質子和電子之間的電磁力是其引力的1040倍。而氫原子是自然界中最輕的原子，由1個電子圍繞著僅含1個質子的原子核。

那么，為什么每次你和路人擦肩而過的時候，你倆都沒能發覺對方身上如此巨大的能量呢？你需要先想想引力。只要是與引力相關的作用力，就只用考慮一件事：提供引力的物體是什么？然而在電磁力關系中，需要考慮兩件事：什么提供吸引力？什么提供排斥力？我們通常稱呼它們為正電荷與負電荷。而日常生活中，所有普通的物質都是由等量的正電荷以及負電荷構成的。也就是說，物體內的吸引力和排斥力處于完美平衡的狀態。所以日常生活中，這無比強大的電磁力都恰好被中和掉了。

雖然我們通常將原子構造簡單地理解為小型太陽系。但事實上，原子結構更為奇怪和復雜。拿氫原子里的電子舉例，電子會根據自身能量，依照概率在原子核周圍云分布。

這也是為什么大自然一直在向我們暗示電磁力的存在，但直到近代，才有人真正發現這一威力巨大的力。比如暴風中強勁的上升氣流將電荷分離，產生瞬間照亮天空的閃電。其實，科學家仍舊沒有徹底弄清楚閃電產生的具體機制原理。但總歸事實是，由于云和地表之間電荷分離的情況十分嚴重，分離的電荷產生的力將空氣中的原子都撕裂了，并向地面釋放電子，這才使天地間的電荷再次達到平衡。

那為什么說電磁力比引力強大1040倍呢？我們目前知道共有4個基本力將粒子束縛在一起，同時也十分懷疑這4種力其實只是一種超級力的不同表征。然而，目前我們并沒有找到一個理論，或者一個公式，能夠同時表達這些威力上相差甚遠的力。

為什么電磁力和引力之間的威力相差巨大？這仍是物理學上一個懸而未決的問題。正如物理學家站在人類科學的最前端，望向一片未知的迷霧。