编译：June Xu, 1949101 审 ：为光 原文作者：Joanne Kennell
引力：不只是力
看过电影《星际穿越》（2014）之后，你是否想知道电影里那些神奇的情节是如何成为可能的呢？比如影片中展现的地球上时间过去了七年，而其他星球上仅仅过了一个小时的情节就着实令人费解。
“引力时间膨胀”效应或许可以解释我们的疑问。——我们都知道，与同一物体距离的不同，所受到的引力大小也不同。因此，一个站在地球上的人与一个身处外太空的人的引力质量就不同，科学家发现这两个人观察到的同一段时间（有着相同的起点和终点）内的时间长短不同，引力时间膨胀效应就测量的是这两个位置上的观察者观测到的时间量的不同。很神奇吧？简单来说就是引力越强，时间过得越慢，这是由于引力能弯曲空间-时间维度。
让我们这样来考虑：时间的流逝实际上也遵循一条简单的方程式：速度=距离/时间
光以约30万公里/秒的速度恒定运动着。想象一下，此时有两束光：第一束在弱引力场中从a点运动至b点,第二束在强引力场中从c点运动至d点。
在弱引力场中，光从a点前往b点时做的是直线运动；然而在强引力场中，光顺着弯曲了的时空维度在同样两个位置之间（c点和d点）运动时，光走过的路径变长了，因而花费的时间也相应地变长了。
“引力时间膨胀”效应对我们生活影响最直接的例子是GPS的使用。全球定位系统（GPS）卫星环绕于距离地面约20000千米的太空中，那里受地球引力场的作用较小，因此卫星上的时钟走得比地球上的要快。科学家们对卫星搭载的程序进行了校准，确保GPS返回地球的数据能和地球上的时间对得上。
前往太空=长生不老？
那住在一个强引力场星球上，就可以青春永驻长生不老了吗？当然啦，理论上来说这一美好愿望是可以实现的，只不过人类还无法实现
星际移民。不过即便移民到外太空，人类的寿命也不能无限延长（正常人的寿命一般在70到100之间），因时空维度弯曲能延长的寿命实在有限。那到底能延长多久寿命呢？你一定在想，二十年还是十年？要不怎么都得增加一两年吧？——不过恐怕你要失望了。根据美国天文学家奈尔·德葛拉司·泰森的推算，假设我们移居到木星上（这可是我们太阳系中拥有最大引力质量的星球了），我们也只能因此多活几分钟。
啊！还是珍惜当下吧，别想些有的没的了~~
GPS导航系统原理是卫星向地面接收机发送一个时间信号，根据传送和接收的时间差来确定卫星和接收机之间的距离，从而确定用户的位置。一开始人们发现卫星上搭载的精密原子钟走得比地球上的要快，而这种时间差正是狭义相对论和广义相对论 效应共同作用的结果。狭义相对论认为高速运动可以使时间变慢，据此计算出导航卫星的时间比地球时间慢了7200纳秒/天（一纳秒等于一秒的十亿分之一）。同时，广义相对论认为弱引力环境下的时间运行得更快（也就是引力时间膨胀效应），由此计算出卫星时间应当快45900纳秒/天。在两个计算结果的综合下，导航卫星时间每天比地球时间快38700纳秒，和实际观察到的情况基本一致。为了抵消这种误差，GPS的工程师在卫星发射之前就调慢了原子钟的速率。
原文作者简介：Joanne Kennell是一名气象学家，主攻飓风动力学方向，同时也是一个艺术爱好者。
原文链接：http://thescienceexplorer.com/universe/how-gravity-changes-time-effect-known-gravitational-time-dilation
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