相对论中最难理解的时间膨胀效应,使用相对的观点才能真正读懂它

栏目:新闻 来源:福建之声 时间:2019-08-13

有一句名言是这样讲的:时间就是金钱,而金钱是用来商品价值的,在通货膨胀如此严重的今天,时间膨胀是不是由通货膨胀引起的呢?哈哈,和大家开一个很冷的玩笑,时间膨胀效应其实是由爱因斯坦在相对论中提出的一种物理理论,可能没有学习过相对论的读者会产生这样的疑问:时间这个东西十分抽象,时间既摸不着、又看不到,它怎么会发生膨胀呢?

首先来说时间膨胀效应可以大致分为两个方面,第一个是引力引起的时间膨胀,第二个是速度引起的时间膨胀。

相对论中最难理解的时间膨胀效应,使用相对的观点才能真正读懂它

在狭义相对论诞生之前,物理学家认为时间只是一个再平常不过的物理量,它用来衡量物质运动的度量,它恒定的向前流逝,时间对于每一个人、每一种事物的流逝速度都是相等的,任何事物都无法干预或者改变时间,但爱因斯坦的相对论却给大家展示了一个截然不同的时空观,即时间与空间并不是完全隔绝的,而是密切关联的,有质量的物体会使其周围的时空(时间与空间)发生弯曲,也就是说大质量物体周围的时间会相对变慢,什么是相对变慢呢?形象一点说就是:远离大质量物体的时钟要比接近大质量物体的时钟走的快。

引力时间膨胀公式:

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虽然爱因斯坦的这个引力时间膨胀方程看起来很复杂,但是却是最容易理解的,而且这个引力时间膨胀已经通过实验得到了证实,并且广泛应用到全球GPS时间计算系统中。

相对论中最难理解的时间膨胀效应,使用相对的观点才能真正读懂它

而由速度引发的时间膨胀是相对不容易理解的,简单的说就是:物体的运动速度越快,在观察者的眼中运动物体的时间流逝就越慢,当物体的运动速度达到最大值,即真空中光速时,时间流逝就相对静止了。

相对论中最难理解的时间膨胀效应,使用相对的观点才能真正读懂它

运动速度越快,时间流逝就越慢,那人类可不可以通过保持高速运动的方式,让时间变得更慢从而实现长生不老呢?答案:不可能,因为上文中已经提到,物体的运动越快,时间流逝变慢只能在观察者的角度才能体现出来,高速运动的物体对于自身来说时间还是一秒、一秒的流逝,时间变慢是指:高速物体的时钟相较于静止物体的时钟走的慢了,但时间的本质是“相对的”,所以通过提高运动速度来达到长生不老是不可能,即使我们驾驶着接近光速的飞船在宇宙中飞行了一百年,虽然接近光速的飞船在飞行的过程中地球可能已经过去了一千年,但是在飞船自身飞行一百年的时间并没有改变。

时间膨胀公式:

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所以想要理解时间膨胀效应,就一定要牢牢把握相对这个观点,根本不存在绝对时间这个概念,你有你观测的时间,我有我观测的时间,时间的本质是相对的,你的时间变慢只不过是在我的眼中你时间变慢了,我的时间变慢也只能体现在你的眼中,所以说上帝是平等的。

相对论中最难理解的时间膨胀效应,使用相对的观点才能真正读懂它

可能讲到这里:大家会提出这样的问题,如果一名宇航员驾驶着飞船超高速飞行,另一个人在地球上等待宇航员的归来,如果按照时间膨胀理论,宇航员的时间流逝会因为高速运动而相对变慢,但是速度是需要参照物的,如果地球上的人以高速飞行的宇航员作为参照物的话,那么地球上的人不也是正在以高速运动远离宇航员吗?那么地球上的人的时间流逝也相对变慢了,两个人的时间都变慢了,那么问题来了?到底是地球上的人变慢了,还是宇航员的时间变慢了,或者说谁的时间变得更慢呢?

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想要解决这个问题,就需要地球上的人与宇航员相见然后比较一下各自的时钟才能得出结论,但想让这两个见面人还要涉及一个宇航员调头飞行的问题,那么计算起来就十分复杂了,这就是物理学上著名的双生子详谬,想要更多的了解相对论,请关注我,下一期和大家继续聊一聊双生子详谬。

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