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宇宙中的时间过得与地球一样快吗?

  • 来源:互联网
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  • 2020-03-29
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自牛顿时代以来的很长一段时间里,物理学家认为宇宙中所有地方的时间都是以相同的速率在流逝,时间到处都是绝对同步致的。然而,爱因斯坦的相对论颠覆了时间的绝对性。

关于此,还需要从光速说起。那么,光速与时间究竟有什么关联呢?

当年,迈克尔逊和莫雷两位物理学家通过干涉实验发现,光速有别于其他速度,这个速度不会与其他速度叠加。地球绕着太阳在公转,但一束朝着地球公转方向运动的光与另一束垂直的光具有完全相同的速度。



虽然洛伦兹提出了洛伦兹变换来解释这种现象,但爱因斯坦注意到了这个现象背后的深层次原因。爱因斯坦认为,光速其实是不变的,无论观测者相对于光源的运动状态是怎样的,最终大家所测得的光速是完全相等的。关于光速不变原理,麦克斯韦电磁场方程组的光速公式也是一个强有力的理论证据。

为了让光速保持不变,时间和空间就需要发生变化,这两个参数将会随着参照系的不同而变得不一样。与相对静止的参照系或者弱引力场相比,在运动的参照系或者强引力场中,时间的流逝速率会变慢,这就是时间膨胀效应。

因此,宇宙中其他星球上的时间流逝速率与地球并不一样。如果有个星球相对于地球运动,那么,这个星球上的时间过得会比地球上慢。如果有个星球的表面引力比地球强,那么,这个星球上的时间也会过得比地球慢。



不过,在大多数情况下,时间膨胀效应十分微弱,可以忽略不计。例如,6光年外的巴纳德星b正以110公里/秒的速度在靠近太阳系,那么,地球上的时间每过1秒,这颗星球上的时间会走慢67纳秒(6.7×10^-8秒)。这意味着地球时间每过1亿年,巴纳德星b时间才会慢了6.7年。

另一方面,太阳的表面重力是地球的28倍,地球上的时间每过1秒,太阳上的时间会走慢2.1微秒。在过去46亿年来,太阳表面的时间比地球表面慢了9660年。自地球形成以来至今,地球核心的时间比地球表面走慢了2.5年。

只有在接近光速的情况下,或者在致密天体周围,时间膨胀效应才会变得显著。例如,当一个星球相对于地球的速度达到光速的99.999996%,那么,这个星球上的时间过1秒,地球上将会过1小时。



另一方面,越靠近黑洞表面(事件视界),时间过得越慢。例如,《星际穿越》中的水球行星近距离环绕黑洞旋转,那上面的1小时等于地球上的7年。如果有人掉进黑洞中,远处的观测者将会看到掉入黑洞的人会变得越来越慢,最终定格在黑洞的视界上。

总之,宇宙中不同星球、不同星系中的时间过得并不是一样快,但这种差异往往非常小。只有在少数极端的情况下,我们才要考虑到相对论效应。

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