比天上一天地下一年更厉害,星际穿越中一小时等于地球七年
前些天,科幻大作《星际穿越》又再次重映,虽然是2014年的片子,但不论是剧情还是特效,放到现在依旧是一等一的,电影中有许多震撼人心的情节,其中最能体现爱因斯坦相对论的我想一定是米勒星球一小时相当于地球七年。
可能很多朋友在看到这样的场景后,第一反应就是西游记里的"天上一天,地下一年",然而西游记毕竟是神话传说,而电影中关于米勒星球与地球时间差异的解释利用的是爱因斯坦的广义相对论,我想大家一定对这个充满了好奇,因此接下来我们就对此做一些介绍。
首先我们需要纠正一个观念——"时间是均匀流逝的"
举个例子,小明和小刚要去参加一场会议,然而他们各自离会场的距离是不一样的,比如小明在本市,小刚在外市,可事先又约定好要同一时刻出发去会场(也就是出发时,各自手表所指时间相同),而为了准时抵达会场,小明打算步行去会场,而小刚则乘坐高铁,试问二人抵达会场后,各自的手表时间是否一致?
一般来讲,这个问题简直不要太简单了,手表时间肯定是一样啊,时间又不会变,难道会出现一个走时慢,一个走时快吗?
我想刚才上面这段话估计是代表了大部分人的想法,其本质则是体现了"时间均匀流逝"的观念,其实我们常说的牛顿时空观也是这样认为的。然而这个看似非常正确的观念在相对论中被打破了,时间不再是均匀流逝了,每一个物体所在时空中的不同状态都会影响各自时间的流逝程度。
还是刚才的例子,按照狭义相对论来说,因为小刚乘坐了高铁,而小明是步行,在速度上,小明明显要慢于小刚,正是因为如此,小刚的手表走时就要比小明的手表走时慢,也就是所谓的"速度越快,时间越慢",当小明抵达会场时,比方说手表正好显示八点钟,而小刚的手表却显示为七时五九点九分(按照高铁的实际速度来讲,可能小刚的手表的走时与小明的差异应该是肉眼不可见的,但此处为了体现出时间差异,故意放大了差距)。
借由这个例子我们可以看出,速度对时间是有影响的,然而当我们考虑星际穿越中米勒星球与地球的时间差异时,就应当主要考虑引力对时间的影响了,这正是属于广义相对论的内容。如果详细讲解的话,并不是适宜科普文,但幸运的是,我们仍旧可以按照刚才的思路去介绍引力对时间的影响。
在狭义相对论中,速度越快的物体,其自身时间就会走的越慢,那么在广义相对论中,如果一个物体所受引力越强,那么其自身时间就比受引力弱的物体慢,更加简单的表述可以这样说,如果一个物体所受重力加速度越大,那么它自身的时间就走的越慢。比方说,在一栋高楼的底层和顶层,各放置一个事先校对好的钟表,那么各自在不同高度运行一段时间后,你会发现放在顶层的钟表时间要比底层的快。
对应于米勒星球和地球,由于米勒星球非常靠近一颗黑洞,而地球则距离黑洞很远,因此米勒星球受黑洞引力作用要明显强于地球,所以米勒星球上的时间流逝就要慢于地球,于是就有了"米勒星球一小时等于地球七年"的结论。本篇内容结束,谢谢阅读!
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