物理

愛因斯坦的火燒屁股時間

偉大的理論物理學家都知道,「假設」必須經過「實驗」加以證明。

撰文/米爾斯基(Steve Mirsky)
翻譯/甘錫安

物理

愛因斯坦的火燒屁股時間

偉大的理論物理學家都知道,「假設」必須經過「實驗」加以證明。

撰文/米爾斯基(Steve Mirsky)
翻譯/甘錫安


史上最傑出的時間專家愛因斯坦為了讓門外漢更容易了解相對論,有一句話相當著名:「一個男人與美女對坐1小時,會覺得似乎只過了1分鐘;但是如果讓他坐在熱火爐上1分鐘,會覺得似乎過了不只1小時,這就是相對論。」


某個研究意外發現,這個「美女與熱火爐」的比喻其實不只是個巧妙的隨想。前一陣子,我在圖書館陳舊的書堆中翻翻揀揀,偶然間發現了這個比喻的原始風貌。令人驚訝的是,關於美女和熱火爐的這段話,其實是愛因斯坦一則短篇實驗報告的摘要。這篇實驗報告發表於已停刊的《熱科學與技術學報》(第一卷第九期,1938年)。顯然這位偉大的理論物理學家真的動手(還有身體其他部位)做過實驗,才構思出這段深入淺出的比喻。以下就是這則實驗報告的全文:


外在感受對時間膨脹之影響

愛因斯坦 美國普林斯頓高等研究院


實驗摘要:

一個男人與美女對坐1小時,會覺得似乎只過了1分鐘,但是如果讓他坐在熱火爐上1分鐘,會覺得似乎過了不只1小時,這就是相對論。

由於觀察者的參考座標系對觀察者感知時間流逝有很大的影響,觀察者的心理狀態可能也會影響感知。因此我著手探討兩種截然不同的心理狀態下時間流逝的狀況。


實驗方法:

我試著取得一座火爐和一名美女。但是很可惜,我無法取得火爐,因為幫我煮飯的女士禁止我接近廚房一步。不過我仍然偷偷取得一部1924年製的曼寧–鮑曼牌鬆餅機。用這部鬆餅機進行實驗,效果應與火爐相當,因為它能夠加熱到相當高的溫度。找到美女的問題比較大,因為我現在住在紐澤西州。我認識卓別林,並曾到他的公司參加1931年新片「城市之光」的首映。於是我請他代為安排與他妻子見面,他的妻子是電影明星寶麗戈達,擁有意第緒語中所謂的shayna punim,也就是「美麗的臉龐」,有相當高的美麗度。


討論:

我坐火車到紐約與戈達小姐在大中央車站的「大蠔酒吧」見面。她十分明豔動人。我覺得似乎過了1分鐘時看了看手錶,發現實際上已過了57分鐘,我將之四捨五入成1小時。回到家後,我插上鬆餅機的插頭,讓機器加熱。然後我穿著長褲和長的白襯衫,下擺沒有紮到褲子裡,坐在鬆餅機上。我覺得似乎過了1小時的時候,站起來看了看手錶,發現實際上過了不到1秒鐘。為保持兩個敘述狀況中的單位一致,我將之算成1分鐘。然後,我打電話找醫生。


結論:

觀察者的心理狀態對時間的感知有很大的影響。

研究愛因斯坦的學者並不這麼認為,但是「美女與熱火爐」實驗可能還讓人聯想到他另一段饒富意味的話:「如果我們知道自己在做什麼,那就不叫研究了,對吧?」的確,愛因斯坦有點絮絮叨叨,且看他對於無線通訊的解釋:「無線電報的概念一點也不難理解。一般的電報就像一隻身體很長的貓,你在紐約這頭拉牠的尾巴,洛杉磯那頭就會喵喵叫。無線電報也是一樣,只不過沒有那隻貓而已。」據說這段話讓薛丁格在夜裡久久無法成眠。


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