根据等效原理 , 既然高速物体会让时间变慢 , 那么强引力场也会让时间变慢 。如果引力可以让时间变慢 , 那么原子在引力场中发出的光就会红移到低频端 。爱因斯坦预言的时间变慢效应被称为引力红移 。地面上的时间比天空中的时间慢 , 但地球上的时间差异太小 , 极难察觉 。
【时间为什么会变慢,时间会变慢吗】为什么黑洞会让时间变慢?
因为引力 。根据爱因斯坦的广义相对论 , 对于处在不同引力场中的观察者而言 , 时间流逝速率在强引力场中变慢 , 所以越靠近引力强大的黑洞 , 时间过得就越慢 , 引力的本质是时空弯曲 , 质量越大的天体 , 其周围的时间和空间被弯曲得越明显 , 这样其时间就会过得比远离引力场的地方更慢 , 这就是广义相对论所说的引力时间膨胀效应 。事实上 , 这种效应早已得到实验的证实 , 并且也被应用于实际情况之中 ,
根据广义相对论 , 如果不考虑天体自转的影响 , 则远离引力场的观察者时间T与靠近引力场的观察者时间t存在如下的关系式:其中G是万有引力常数 , M是天体质量 , r是靠近引力场的观察者与天体中心的距离 , c是真空中的光速 。通过这个公式 , 我们可以比较一下地球表面的时钟和远离地球的时钟快慢 , 把各项参数代入上式得到T≈1.000000000696t , 所以如果累积一年 , 地球的引力会使地球表面的时钟走得比远离地球的时钟慢了0.000000000696×24×3600×365.25秒≈0.022秒 。
如果是引力更强的太阳 , 则这个时间差为66.4秒 , 此外 , 我们也可以比较一下地面时钟和卫星时钟的快慢 。以GPS卫星为例 , 这些卫星距离地球表面大约20180千米 , 通过计算可知 , 地面时钟每天要比GPS时钟走慢45微秒 。考虑到光速高达30万千米每秒 , 所以如果没有消除引力时间膨胀效应的影响 , GPS的定位误差每天累积可达45×10^-6×300000千米=13.5千米 ,
时间会变慢吗?
爱因斯坦建立狭义相对论后 , 有两个问题一直使他感到不安:第一个是引力问题 , 第二个是非惯性系问题 。后来他想到了“等效原理” , 自由下落的参照系“等效于”无引力情况下的惯性参照系 , 即引力场等同于加速度 , 由此 , 爱因斯坦得出结论 , 任何参考系都是平等的 , 不管静止的、运动的、还是在引力场中的 , 任何一个参考系都不会改变你对世界的看法和对自然规律的表述 。
等效原理表明 , 既然非惯性系中的惯性力可以看作是惯性系统中的引力 , 那么经过一些适当变换的形式 , 狭义相对论的“相对性原理”在非惯性系中也同样可以适用 , 相对性原理从惯性系扩展到一切参照系 , 变成了广义相对论 。根据等效原理 , 既然高速行进的物体使时间变慢 , 那么强引力场也同样会使时间变慢 , 地面上的时间就比高空中的时间要慢 , 只不过地球上时间快慢的差异太小了 , 探测起来极端困难 。
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