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橘梨纱番号 引力为什么不错让时辰变慢?今天终于弄明白了!

发布日期:2024-12-04 04:43    点击次数:193

橘梨纱番号 引力为什么不错让时辰变慢?今天终于弄明白了!

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咱们约略应透过广义相对论的镜头来分解——其中枢不雅念在于橘梨纱番号,引力的实质乃是时空周折。

时空的这种周折是奈何的呢?

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最初,咱们需要指出,好多网上科普著作所使用的图像来描摹引力形成的周折,实验上是误导性的。

真实的引力周折应该是这么的:

从上图咱们不错显著看出,引力所形成的时空周折,本色上是时空密度的改换——在地球周遭,时空显得更为密集。若将天体置于通晓之中,情况则如下图所示。

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因此,引力其实是时空密度变化的截止——不仅是空间更为邃密,时辰一样变得更密集。咱们不错用时空的网格来姿色这种密度变化。这些网格会跟着引力而执续改换样式(不会断裂),况兼围绕天体的要点发生扭曲。

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那么,时辰为何荏苒得愈发逐步?

在此,我提倡两种阐明路线(请戒备,这仅是基于逻辑的估量,未经科学实考证据):

从时空网格密度的视角来阐释

假设咱们仅商酌一个只好地球的时空模子,以便简化磋磨:

如前所述,在围聚地球之处,时空网格更为邃密。咱们不错假设一个物体(比如一个东说念主)的尺寸不会因时空网格的密集而变化,相应地,物体所穿过的时空网格数目就增多了(因为网格更密集)。是以,在质料高大的地球隔邻,穿过物体的时空网格数目较多——这意指通过的时辰也相对较多。反之,隔离地球的物体,由于其处所位置时空网格较为衰败,通过的空间和时辰的总量就较少。

因此,相较于围聚地球的物体,隔离地球的物体以本身的尺寸来估量时辰和空间的荏苒,实验上会显得较少。换言之,围聚地球的物体以我方所认定的速率匀速出动1秒钟(或1米),对隔离地球的物体而言,实验需要卓绝1秒(或出动卓绝1米)才气完成。换个角度讲,地球隔邻的1米在远方实验上要长得多。因为通盘时空的网格(也被称为“度规”)在质料隔邻变得愈加密集了。

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上图:关于位于引力场不同区域的东说念主而言,尽管她嗅觉本身尺寸未变,但在不同密度的时空中通晓时,感受到的时辰荏苒量是不同的,在密度较大的时空中进行一样的通晓,所破耗的时辰相对较少。戒备阿谁女孩眼下的波纹,光在不同密度的时空中传播速率不变,但波长会变化。时空愈衰败,光波被拉得愈长。因此,光的红移或蓝移不错动作度量时空被拉长或压缩的主义。

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这种“密集化”效应亦然引力透镜(色泽旅途被向质心挤压)以及光的引力红移(色泽逆着时空梯度传播)的原因——实验上,光是度量时空网格的理思用具,其通晓轨迹恰是沿着时空网格的线条。若遭逢黑洞,光亦会朝其里面出动,这意味着时空网格一样会延长至黑洞里面(况兼是无穷延长)。

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从等效性的角度来进展

爱因斯坦的“强等效旨趣”标明:重力与加快度在服从上难以分辩,或者说,莫得字据流露它们在服从上有所不同(这实验上是惯性质料与引力质料等效的扩充)。因此,咱们可将引力视作一种加快通晓,这意味着时空正向物体的要点加快塌陷。这么一来,时辰变慢的问题便容易阐明了。

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上图:引力质料与惯性质料“奇妙地”至极。实验上,这可被解读为时空正以重力加快度向内塌陷(黑洞不恰是这种塌陷的顶点例子吗?)。

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咱们再次以“伶仃地球”的场景为例,以匡助合并:

根据强等效性旨趣,上述情况意味着围聚地球的物体加快度大于隔离地球的物体,这两个物体间势必存在一个等效速率差,即它们间的时空距离在不时增多,于是一个等效的相对速率便产生了。哄骗狭义相对论的论断,若两个物体存在相对速率,它们之间便会存在时辰荏苒速率的互异,且该时辰扩张量与洛伦兹变换得出的差值相符。昭着,围聚地球的物体所具有的等效相对速率大于隔离地球的物体,因此,根据狭义相对论的等效性旨趣,隔离地球的物体将不雅察到围聚地球的物体时辰荏苒得更为逐步。

通过将广义相对论的论断转译到狭义相对论的框架中,哄骗默许的引力与加快度等效性,咱们一样不错阐明引力导致时辰变慢的机制。

转头即是,咱们先清晰了一个常见的对时空扭曲的诬蔑橘梨纱番号,随后基于正确的合并,从两个角度进展了引力若何导致时辰荏苒变慢的旨趣。

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