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为什么黑洞会让时间变慢? 黑洞时间膨胀效应

2020-10-05知识20

狭义相对论说速度达到光速,时间静止,时间膨胀效应,膨胀的是什么? 在爱因斯坦狭义相对论中,预言运动时钟的“指针”行走的速率要比一个静止状态时钟“指针”行走的速率慢,这种现象就是时钟变慢或时间膨胀,所以时间膨胀效应又称钟慢效应,是相对论性效应之一。时间膨胀表明了时间不是绝对的,如果非要纠结这个“膨胀”的含义,你可以理解为时间是可以“变化”的,就是你和我的时间可以不是同一个时间。就拿光来说吧,关于光的一个重要的特性就是,无论你处于什么参照系内,也无论你在宇宙中如何穿行,你测得的在真空中的光速都是相同的,都是每秒大约30万千米。所以,如果你相对我移动,或者我相对你移动,我们各自参照系中时间和空间需要发生一些变化,这样才能保持光速恒定。因为速度=空间距离/相对时间。如果我加速远离你,那我的时间相对于你而言看起来放慢了,同样的,你的时间相对于我而言也变慢了,所以说时间膨胀效应是保持光速恒定的一个必要因素。其实,时间膨胀不止出现在相对运动中,它也会因引力的缘故而出现,爱因斯坦的相对论也指出引力是时空弯曲的一种属性,所以当有质量大如地球时,它实际上也会弯曲空间和时间。当你站在地面上时,你的时间看起来要比在太空中的宇航员走的更慢一点,这是因为两者之间的引力差异导致的。。

为什么黑洞会让时间变慢? 黑洞时间膨胀效应

黑洞世界边缘处时间流速是不是会变慢或停止? 根据爱因斯坦的相对论,时空是可以改变的,而光速是恒定不变的。对于光来说,时间是不存在的。任何物体当速度接近30万公里/秒的恒定光速时,时间也就停止了。也就是说任何物体速度越快,它的时间流逝也就越慢。而黑洞,是由大质量的恒星生命到达尽头时,内部聚变形成氦的氢几乎耗尽,恒星开始燃烧氦,将剩余的原子融合成更重的元素,聚变不再能提供足够的能量支撑外层,进而引起恒星外层的坍缩,然后一次华丽耀眼爆炸后而形成的。如同恒星凤凰涅盘而形成的黑洞,质量至少相当于太阳的三倍以上,它吸引着身边的一切物质,任何物质一旦进入它的史瓦西半径,就会被吞噬,并向它中心压缩成一个无限小且密度无限大的奇点。光也不例外,黑洞作为一个天体,其实我们并看不见它,我们看见的只是以史瓦西半径为界面构成的一个视界。恒星一旦变成了黑洞,说引力其实有点不适合了,因为牛顿的万有引力公式在此失效。按爱因斯坦的解释这更像是一种时空的扭曲。时空向黑洞内部扭曲坍缩成一个无底洞。时间与空间进去了就出不来了,就像在这打上了一个结,时间在此停止,空间在此消失。这种巨大的时空扭曲,使得它周边的时间流逝非常慢。这也是爱因斯坦所说的“时间膨胀”效应。任何引力越大。

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为什么黑洞会让时间变慢? 黑洞时间膨胀效应

黑洞周围时间变慢是因为黑洞的引力吗? 可能是电影《星际穿越》中的场景,环绕黑洞运行的星球上时间过得比外面的观察者快很多。在这个颗星球上待一会再离开,外面的世界已经过去了好多年。实际上在狭义相对论中,速度不同俩惯性系中互相都变慢。在广义相对论中,引力场势能越低时间越慢。通俗点说就是速度和引力都影响时间膨胀。黑洞的质量很大,距离黑洞较近,势能越小,时间过得比较快。这时时间膨胀如下所示。然而这是静止在引力场不移动的,很显然,要稳定呆在这里,需要环绕起来做圆周运动。那么要算上速度对时间膨胀的影响。所以圆周环绕黑洞或者其他天体的时间如下所示。其中r0是史瓦西半径。如果电影里面告诉我们黑洞的质量,我们就可以根据剧情里的时间膨胀率计算出行星的环绕半径。

为什么黑洞会让时间变慢? 时间和空间是人在自然宇宙中划上去的,就如人在白纸上划直线一样,这条直线不是白纸原有的东西,而是人在白纸划上去的东西,人茌白纸上划直线,首先脑中需要想到要划一条什么样的直线,然后再在白纸划出脑中想象的直线,直线划出来后,还需要找到一个方法来判定我们划出的直线是不是脑中想要划出的直线,事情就是这么一会事。空间是人在宇宙中划上去的,是使用光线作为直线在宇宙中划出的空间,如果光线因各种原因弯曲了,这时我们眼中看到的还是直线,所以我们使用这个已经弯曲的所谓直线(光线)去划一个正空间,这个正空间当然是弯曲的,我们在把这个弯曲的空间当成正空间去计量,自然会影响到时间计量,还有,这些原因能影响光线,同样也会影响时间计量,所以我们划出来的正空间,无论是空间,还是时间,都不是正的,是弯曲的。

古人说\ “信安山有石室,王质入其室,见二童子对弈,看之。局未终,视其所执伐薪柯已烂朽,遂归,乡里已非矣。东晋虞喜《志林》这是一个小故事,寥寥数语就描绘了一整个故事,在信安山有一个山洞,王质进去后发现有两个小孩子在下棋,就站在旁边观看,但一局棋尚未结束,就发现手里拿的斧柄已经完全腐烂,当他回到家里才发现已经沧海桑田物是人非,这就是“洞中方一日,世上已千年”的典故。而在我国四大名著《西游记》中也有相关的描述,孙悟空上天之后被玉帝封为弼马温,但后来孙悟空嫌弃官小就从天庭返回,它的猴子猴孙说到:“大王,此去上界十年有余,想必是荣归故里吧?孙悟空对比非常的疑惑,“我才去半个月,怎么会有十年之久呢?它的猴孙们说到:“大王,你在天上,不觉时辰,天上一日,就是下界一年啊!这种思想在我国古代很多作品中实际上都很常见,“天上一日,地下一年”简简单单的八个字就把爱因斯坦相对论的“时间膨胀效应”描述出来,这难道仅仅是巧合吗?在现在的日常生活中我们依然坚持着牛顿的绝对时空观,但严格意义上来讲,这是错误的。为什么在爱因斯坦刚刚提出狭义相对论的时候很多物理学家都难以理解和接受,就是因为那种反直觉。在生活当中跟好朋友相约出去。

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