相对论中的引力场,是怎样导致“时间变慢”的?

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画兔晋0D
2020-09-23 · TA获得超过4399个赞
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我们详细讲解了狭义相对论中时间变慢效应,当你看一个高速运动的物体,你会发现它的时间变慢了,而这个变慢效应本身也是相对的,意味着你如果本人在这个物体上,看这个高速运动的物体时间不会有任何变换,因为你参考系换了,物体相对于你速度是0,等效于你在地面上看一个相对于地面静止的物体一样,你不会感觉时间会变慢。


不过我要告诉大家的是,广义相对论中,也有造成时间变慢的效应存在,那就是“引力场”。大家也许很好奇,广义相对论不是不承认引力的存在吗?怎么还有引力场这个概念?其实很简单,广义相对论中的确不存在引力,因为引力被几何化了,这里说的引力场,其实本身并不是说引力所带来的场,而是一种时空弯曲效应带来的一种效果。所以广义相对论会继续用“引力场”这个词来解释时空弯曲效果。


当你处于一个具有“引力”星球时,其实等效于你处于一个弯曲的时空环境中,你的时间就会变得慢,这种弯曲程度越强烈,你时间就过得越慢。大家也许会好奇,为啥扭曲的时空会让时间变慢,根据狭义相对论,时间这个物理量是具有相对性的,会因参考系变化而变化,现在你又告诉我扭曲的时空也会使得时间变慢,这又是咋回事呢?


其实你可以这样理解,扭曲的时空包含x,y,z,t四个维度,你要搞清楚的是我们的三维空间本身并没有扭曲,扭曲的是三维空间+一维时间合并起来的物体,这个物体叫“四维时空”,所以其实本质来说x,y,z这三个维度并未真正扭曲,但是加入了时间t,那就不一样了,一个弯曲的时空,很可能把时间t这个维度一起弯曲,时间线本身处于弯曲状态,那么发生同一个物理过程,显然你得多走不少时间线路程,才能完成这个物理过程,你花费的时间也就越多,从而造成你的时间变慢。


这里大家可以直观理解成:弯曲的时空再拉扯时间这个维度,是的你的时间跑不快,就好像你在跑马拉松,突然后面一根绳子拴住你,你如何跑的快?当然以上比喻只是为了方便你理解弯曲时空,如何造成“时间变慢”效应的,不是真的有根绳子在拉你。


其实我们从等效原理也可以理解,为啥弯曲时空会让时间变慢,当你处于一个有所谓“引力”的环境,根据之前我讲过的,所有有引力的场景都可以转化为你自己有一个反向加速度的参考系,比如你地面上坐着,等效于你在外太空一个以加速度为g上升的火箭一样,这两种情况你本身无法区别开。


所以当你处于引力作用下,等效于你在引力反向上做加速运动,别忘记了,根据狭义相对论解释:高速可会使得时间变慢哦,这个等效原理非常无敌,凡是“引力环境”一律等效于“你正在加速反向运动”。

勤意智ZX
2020-10-14 · TA获得超过1083个赞
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当你测量一个距离,比如地球到月球的距离,你静止的时候测量到的地月距离是l,当你驾着飞船从地球高速飞向月球时测量到的距离就会小于l,并且速度越大测量到的地月距离就越短。
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2020-10-14 · TA获得超过7.2万个赞
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广义相对论中认为:时间和空间并不是完全的分道扬镳。其实,时间和空间其实是纠缠在一起的,也就是所谓“时空一体”,空间的变动会影响到时间。
所谓的时间变慢不是紧指你的表和其他人对不上,你身边所有事物都会变慢,你不用担心你煎蛋时会因为时间变慢现象而煎糊,在你的参考系里,你不会感到一点变慢的迹象,而外面看来却过去了很久很久……
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偶独傻笑
2020-10-11 · TA获得超过781个赞
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爱因斯坦建立相对论的特殊理论后,两个问题总是让他感到不安:第一个是重力问题,第二个是非惯性系统问题。后来,他想到了“等效原理”。自由下落参考系在没有重力的情况下与惯性参考系“等效”,也就是说,重力场等于加速度。由此,爱因斯坦得出结论,任何参照系都是相等的,无论它是静止的,运动的还是在重力场中,任何参照系都不会改变您对世界和自然法则的看法。表现。等价原理表明,由于可以将非惯性系统中的惯性力视为惯性系统中的重力,因此,经过一些适当的变换,也可以将相对论特殊理论的“相对原理”应用于非惯性系统。相对论的原理从惯性系延伸到所有参考系,并成为广义相对论。
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