科学探索|时间膨胀是真实存在的：你的头比脚老得更快( 三 ) 时间膨胀是真实存在的：你的

庞德和雷布卡所做的，就是建立一个振荡器（基本上相当于一个扬声器的内部），使其能够在塔的一端“增强”光子发射的材料。他们推断，如果能将其增强到合适的程度，就可以微调这种诱导的多普勒效应，从而完全抵消引力的红移。换言之，振荡器会随着时间的推移，通过增加额外的运动（以及额外的时间膨胀）来补偿引力所导致的效应。
于是，当达到合适的频率时，（铁）原子突然间就开始吸收从高塔另一端发出的光子。最初的实验证实了广义相对论的预测，随后庞德和斯奈德在20世纪60年代对其进行了改进。
最终的结论是：每增加1米的高度，就需要对大约33纳米/秒的多普勒频移进行补偿。这就相当于在地球表面较低的地方，你需要以一定的速度运动，才能使时间流逝的速度与你在高处时相同。换句话说，在地球重力场中，如果低处的东西没有额外的速度提升——即没有额外的时间膨胀——那么时间会在更高处流逝得更快。更直白地说，你的头会比你的脚衰老得更快。
当然，相比最初的那些实验，我们现在的测量手段要好得多，比如可以直接使用原子钟技术来测量时间的流逝。许多世纪以来，人类定义时间的方式已经发生了多次演变；过去，我们依赖于地球绕地轴旋转或围绕太阳旋转的运动来定义时间，现在，我们可以通过铯-133原子来定义1秒钟有多久。

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在铯-133原子中，原子基态的两个超精细结构能级间会发生非常精确的跃迁，发射一个特定波长的光子。这个波动的9192631770个周期，就是现代国际单位制中对1秒的定义。
根据广义相对论，如果把一个原子钟——无论是基于铯、汞、铝或任何其他元素——移动到不同的海拔高度时，它就会以不同的速度运行：在海拔较高的地区（弱引力场）走得更快，在海拔较低的地区（强引力场）走得更慢。
原子钟实验已经以惊人的精度验证了这一点，科学家检测到的预测高度差异变化最小可到0.33米。在地球的重力场相对较弱的情况下，这是一项了不起的成就，表明了原子钟计时的准确性。
然而，如果我们把原子钟带到一个更极端的环境中，时间膨胀的效应就会变得非常可观。宇宙中没有比黑洞更极端的引力环境了。如果接近黑洞的事件视界，时间对你来说会过得非常慢，你所感受到的1秒钟，对相距遥远的人而言可能已经过了几百年、几千年甚至是亿万年。
或许这已经足以让人担心了。即使我们能够建造虫洞，剧烈的空间扭曲可能也会导致宇宙中整个有意义的部分——包含了恒星、星系以及各种有趣的化学反应——在我们经过其中时无暇顾及。

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穿越虫洞是一个迷人的命题，但如果时间像在黑洞附近那样膨胀的话，当你从虫洞的一端旅行到另一端时，整个宇宙可能都会与你擦身而过——前提是这一旅程不会摧毁虫洞里面的飞船。
在我们的宇宙中，对于那些在空间中运动距离最少，且所处空间曲率最小的观察者来说，时间会过得最快。如果能到远离任何物质来源的星系际空间旅行，你会比任何人衰老得更快。在地球上，你离地心越远，时间过得就越快。这种影响非常轻微，但可以测量并量化，而且非常稳定。
这意味着，如果你想在未来进行时间旅行，最好的选择可能不是进行一趟漫长的、以接近光速往返的旅程，而是应该在空间曲率较大的地方逗留，比如黑洞或中子星附近。当你进入引力场越深，相对于那些离你越远的人，你所经历的时间就会越慢。对生活在地球上的我们来说，站着——让头更远离地心——确实会让时间过得比躺着更慢一些，尽管可能只慢了几纳秒。