廣義相對論中的引力場,是如何使“時間變慢”的?

前面幾期文章中,我們詳細講解了狹義相對論中時間變慢效應,當你看一個高速運動的物體,你會發現它的時間變慢了,而這個變慢效應本身也是相對的,意味著你如果本人在這個物體上,看這個高速運動的物體時間不會有任何變換,因為你參考系換了,物體相對於你速度是0,等效於你在地面上看一個相對於地面靜止的物體一樣,你不會感覺時間會變慢。

廣義相對論中的引力場,是如何使“時間變慢”的?

不過我要告訴大家的是,廣義相對論中,也有造成時間變慢的效應存在,那就是“引力場”。大家也許很好奇,廣義相對論不是不承認引力的存在嗎?怎麼還有引力場這個概念?其實很簡單,廣義相對論中的確不存在引力,因為引力被幾何化了,這裡說的引力場,其實本身並不是說引力所帶來的場,而是一種時空彎曲效應帶來的一種效果。所以廣義相對論會繼續用“引力場”這個詞來解釋時空彎曲效果。

廣義相對論中的引力場,是如何使“時間變慢”的?

當你處於一個具有“引力”星球時,其實等效於你處於一個彎曲的時空環境中,你的時間就會變得慢,這種彎曲程度越強烈,你時間就過得越慢。大家也許會好奇,為啥扭曲的時空會讓時間變慢,根據狹義相對論,時間這個物理量是具有相對性的,會因參考系變化而變化,現在你又告訴我扭曲的時空也會使得時間變慢,這又是咋回事呢?

廣義相對論中的引力場,是如何使“時間變慢”的?

其實你可以這樣理解,扭曲的時空包含x,y,z,t四個維度,你要搞清楚的是我們的三維空間本身並沒有扭曲,扭曲的是三維空間+一維時間合併起來的物體,這個物體叫“四維時空”,所以其實本質來說x,y,z這三個維度並未真正扭曲,但是加入了時間t,那就不一樣了,一個彎曲的時空,很可能把時間t這個維度一起彎曲,時間線本身處於彎曲狀態,那麼發生同一個物理過程,顯然你得多走不少時間線路程,才能完成這個物理過程,你花費的時間也就越多,從而造成你的時間變慢。

廣義相對論中的引力場,是如何使“時間變慢”的?

這裡大家可以直觀理解成:彎曲的時空再拉扯時間這個維度,是的你的時間跑不快,就好像你在跑馬拉松,突然後面一根繩子拴住你,你如何跑的快?當然以上比喻只是為了方便你理解彎曲時空,如何造成“時間變慢”效應的,不是真的有根繩子在拉你。

廣義相對論中的引力場,是如何使“時間變慢”的?

其實我們從等效原理也可以理解,為啥彎曲時空會讓時間變慢,當你處於一個有所謂“引力”的環境,根據之前我講過的,所有有引力的場景都可以轉化為你自己有一個反向加速度的參考系,比如你地面上坐著,等效於你在外太空一個以加速度為g上升的火箭一樣,這兩種情況你本身無法區別開。

廣義相對論中的引力場,是如何使“時間變慢”的?

所以當你處於引力作用下,等效於你在引力反向上做加速運動,別忘記了,根據狹義相對論解釋:高速可會使得時間變慢哦,這個等效原理非常無敵,凡是“引力環境”一律等效於“你正在加速反向運動”。

廣義相對論中的引力場,是如何使“時間變慢”的?

所以引力場能使得時間變慢,高速運動也能使得時間變慢,其實這兩種時間變慢的方式,本身就是等效的,因為引力和慣性力等效,因為“引力環境”等效於“反向做加速運動環境”。我是頭條號《小彭來給您解惑》,如果喜歡我的文章可以關注我,如果對文章有異議可以留言評論。


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