时间变慢(为什么引力越大时间越慢)

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时间变慢(为什么重力越大时间变慢)

1905年,爱因斯坦发表了四篇开创性的论文,包括著名的狭义相对论和质能等效理论。光电效应也是量子力学的基础理论之一。也就是说,他在一年之内对现代物理学的两座大厦做出了巨大的贡献,这在整个科学史上只有牛顿可以匹敌。所以科学史上把牛顿的1666年和爱因斯坦的1905年分开称为牛顿奇迹年和爱因斯坦奇迹年。

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爱因斯坦的狭义相对论被彻底推翻了。在他发表之初,很多物理学家甚至无法理解它的物理意义。因此,爱因斯坦在1905年只是在学术圈小范围地出了名。即使在1915年,爱因斯坦提出了广义相对论,他在当时的普通人眼中仍然没有影响力。

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直到1918年,英国天文学家爱丁顿带队观测到日全食和沙罗系列太阳光线的偏转,证明爱因斯坦的理论比牛顿力学更具有普适性,爱因斯坦才成为世界上家喻户晓的物理学家。但即使在这个时候,不要说人们对相对论了解不多,学术界很多人也无法理解这个理论。

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所以有人曾经采访爱丁顿说:世界上真正懂相对论的人只有三个人吗?

爱丁顿问,第三个人是谁?

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那为什么很多人一直无法理解相对论?

事实上,相对论的应用尺度是很广的,所有考虑的准则都超出了人类所处的宏观低速世界。所以极其推翻了三观,尤其是时间空的观点。时间空的概念是指对时间和空的理解。为什么这么说?

要理解这个问题和相对论,需要从时间本身的定义走出去。

时间是什么?

其实从古至今,学者们一直在思考很多终极问题,其中就有“时间是什么?”是一个症结。古希腊的大师亚里士多德曾经认为时间是平均流逝的。牛顿来的时候认为时间和空是分开的,时间和空对每个人都是一样的,你的一秒和我的一秒是一样的,不会因为我们的活动而改变。

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但是说到这你应该能发现这都是时间的变化,但是时间是什么呢?

客观地说,还没有人能够直接定义时间。虽然我们不能直接说时间是什么。

但是我们可以改变方法。这种方法是通过测量时间来定义的,也称为测量定义法。到底是什么意思?

其实这种方法已经应用很久了。我们可以思考一下:一天、一个月、一年是什么?

其实一天就是地球自转一周的时间。在古代,因为地心说,他们认为这是太阳在西方升起和落下的时间。一个月是月亮绕地球转一圈的时间。一年是地球围绕太阳旋转的时间。在古代,是太阳同时绕天球一周的时间。

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这里之所以提到古人,是因为他们很早以前就发明了这个定律。所以这个测量定义是人类理解时间的基础,而不是现代科学的产物。如果用测量定义的方法,我们会发现时间是一种周期性的变化,如果技术资源网络更充实,我们会发现时间其实是一种活动。我们使用的时钟也是利用周期性的振动来测量时间。今天最复杂的铯原子钟也使用振动计时。

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推翻认知相对论

基于以上认识,爱因斯坦回到时间定义来思考时间空关系。既然是活动,那么时间实际上会受到物体活动状态的影响。其实这是动力学最根本的问题。于是,爱因斯坦拿起动力学的基础理论——伽利略变换,结合光速不变的原理,推导出了所有相对论的基本框架。

那么当物体处于高速时,时间的流逝应该会受到影响;举个例子,我们以光的周期性活动为时间(比如光的升降是以一秒为单位计算的)。那么,如果一个人在地面上,一个人坐在宇宙飞船里,在太空中以光速空,那么我们会发现,以地面上的人为参照系,地面上的钟会比飞船上的钟走得快得多。

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也就是说,飞船上的人与地面上的人相比,经历了时间膨胀。(这么说吧,对于他们每个人来说,时间的流逝都是一样的。)

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同样,既然是基本动力学问题,那么在加速度和重力作用下,时间的流逝也会受到影响。事实上,这就是广义相对论所描述的。当然,广义相对论实际上还要考虑空之间的问题,所以会涉及到复杂的数学运算。

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通过广义相对论,我们知道引力的本质及其技术资源网络是时间的曲折空。月亮之所以绕地球转,其实是因为地球绕着月亮附着时的时间空和时间空的测地线(即四维时间中两点间的最短距离空)曲折。)是活动的。

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所以引力场也会对光产生作用,使得时间膨胀。换句话说,时间会在黑洞附近变慢。换个角度来说,对我自己来说,时间还是照原样流逝,只是和不在黑洞附近的人相比,已经膨胀了。

所以引力场周围的时间变慢了,其实相对来说,主观上时间没变,只是别人看你花的时间很慢。