为什么引力越大时间越慢,时间不应该是客观而不是主观的吗?

从日月交替到秒针跳动,时间一直都是人类感知世界的重要组成部分,然而时间之河的流速却并不恒定

    我们的的宇宙在爱因斯坦看来,就是一个三维空间+一维时间的“四维时空”,也就是说,时间和空间是密不可分的,因此广义相对论认为的,“引力扭曲空间”的同时,其实也在扭曲着时间,具体表现就是“引力越强的天体周围,时间流逝速度越慢”

看过《星际穿越》的朋友想必记得,主角一行人穿越虫洞后,在前往目标星球探索前曾计算出了目标星球的时间膨胀速率,用主角的话说就是“一小时七年,省着点吧”

那么是什么原因导致了,“在目标星球待一小时,地球上就会过去七年”呢?

答案就是星球附近的超级黑洞,“卡冈图雅”的引力。这个超级黑洞严重扭曲了,目标星球所在的时空,但这种“时间膨胀”效应只针对地球人,因为地球周围的时空并没有被剧烈扭曲,所以对目标星球上的主角一行人来说,自己只待了几个小时,但地球上已经过去了若干年,这便是相对论效应。


在过去想当长一段时间内,包括牛顿在内的科学家们,都相信“时间在宇宙任何地方,任何情况下,流逝速度都是恒定不变的”,这便是经典物理学中的“绝对时空”观念。

但19世纪末20世纪初,爱因斯坦狭义相对论和广义相对论出现了,这两个理论证明了光速不变,且不可被超越,以及引力的本质,是“质量扭曲时空产生产生的几何跌落”

由此打破了存在于人类脑海中数个世纪的绝对时空观念,取而代之的是“相对时空”观念

虽然时至今日,仍有人对“时间膨胀”效应嗤之以鼻,但早在上个世纪,物理学家们就用安放在塔顶和塔基的两个原子钟,证明了时间流逝速度是会改变的。

现代社会的基石分别是人造卫星和计算机,前者之所以能发挥作用,就是用到了相对论中的时间膨胀公式。

按照狭义相对论,“速度越快,时间越慢”的推论,高速运动的人造卫星上的时间,要比地球上的时间稍微慢一点,如果不用时间膨胀效公式消除误差的话,近地轨道的卫星就会因为和地球时间不同步,而丧失功能。

举例来说,卫星导航系统,如果无视高速运动,带来的时间膨胀效应的话,它的导航和实际地点的误差就会越来越大,最终丧失导航功能。

正如蚂蚁因为体积太小,而无法感觉到地球曲率一样,身处低速运动,且弱引力状态的地球人类,同样也无法感觉到近光速运动,以及强引力场下的时间膨胀效应。

在科幻小说想象的未来,近光速飞船运动时的时间膨胀效应,会让里面的乘客在短时间内跨越千万光年的距离,但和这个“短时间”相对的,是地球世界的沧海桑田。

选择拥抱星辰大海,就得舍弃地球上的一切