何為穿越時空?廣義相對論篇(二)

承接上篇

在狹義相對論中,運動物體存在尺縮效應,那麼在廣義相對論中,尺縮效應還存在嗎?答案是肯定的,並且這些效應存在的前提並不要物質運動,因為物質本身就可以導致時空彎曲。而在彎曲時空中的鐘慢尺縮的計算可以用相應的線元表達式進行計算,這個具體的推導計算這裡就不再多說了。

何為穿越時空?廣義相對論篇(二)

我們以史瓦西時空為例子,這是宇宙中只有一個天體的時空(或者說這個天體離其它天體都相當遙遠,額外的引力影響不存在),並且這個天體不能存在自轉、要呈電中性。

此時假設一個質量很小的人造衛星在該天體的軌道上空靜止(不要問這個人造衛星是如何靜止的,這裡只是為了單純的表現引力場中各點時間流逝的不同,實在不行,你可以認為人造衛星在緩慢的繞天體運轉),由史瓦西線元表達式我們可以輕鬆的計算出衛星固有時與天體表面的固有時的差別(所謂固有時,也就是物體本身的時間,具體的就是你可以想象物體隨身攜帶了一塊計時工具)。

何為穿越時空?廣義相對論篇(二)

我們會發現當人造衛星離天體表面距離越來越遠時,二者固有時的流逝速率就相差越大,類似狹義相對論的鐘慢情況就出現了,表現為衛星的走時要快於天體表面走時,比方說人造衛星上流逝十個小時,天體表面時間才流逝了一個小時或者更久,相差程度取決於天體質量具體有多少。

何為穿越時空?廣義相對論篇(二)

此時我們來分析一下,如果說我們將人造衛星換為空間站,宇航員在以內部時間為標準,在太空軌道上靜置十年,而這十年中,天體表面才過去了一年,如果宇航員回到地球,直觀上似乎宇航員回到了過去,畢竟此時宇航員的年齡已經增長十歲,而天體表面環境還停留在空間站升空後一年後景象,中間隔了九年。

然而這個回到過去並不算真正意義上的回到過去,因為宇航員在回到天體表面後所做的一切行為都不會對未來產生任何改變式的影響,因為未來還沒有發生。比如我們常說的回到過去,是可以挽救一些自己過去的錯誤決定,而剛才的宇航員可以挽救什麼呢?什麼都挽救不了,因此未來根本就沒有發生,只是他的生理年齡單純的長了十歲而已。

這就非常尷尬了,從數值上看,似乎宇航員回到了過去,但實際上只是宇航員自己的時間過的有些快,當地球人才過一年時,宇航員自己卻在這一年的時間裡,大快步的過了十年,這樣看來,我們似乎還得為這位宇航員的遭遇感到痛心,自己老了十歲,而朋友們卻才漲了一歲。。。

何為穿越時空?廣義相對論篇(二)

目前看來,真正的“回到過去”還沒有辦法實現,但不要著急,因為這樣的方式過於簡陋,我們需要想出一個精巧的辦法,在這想辦法的中間時間,讓我們先來看看如何利用廣義相對論穿越到遙遠未來的吧。

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