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为什么靠近黑洞时间,时间变慢怎么理解

来源:整理 时间:2022-06-06 10:19:36 编辑:科技知识 手机版

确实如此。如果这是一道考题,那就是考察史瓦西黑洞附近时间变化的差异。结论是,离黑洞越近,时间会过得越慢,直到到达视界边缘,时间停止。其中t-黑洞附近的时间,T-你手表上的时间,r-离黑洞的距离,c-光速,M-黑洞的质量,G-引力常数。如果你不能以光速移动,你可以尽可能靠近黑洞,直到宇宙时间结束。

什么黑洞会让时间变慢?

因为引力。根据爱因斯坦的广义相对论,对于处在不同引力场中的观察者而言,时间流逝速率在强引力场中变慢,所以越靠近引力强大的黑洞,时间过得就越慢。引力的本质是时空弯曲,质量越大的天体,其周围的时间和空间被弯曲得越明显,这样其时间就会过得比远离引力场的地方更慢,这就是广义相对论所说的引力时间膨胀效应。事实上,这种效应早已得到实验的证实,并且也被应用于实际情况之中。

根据广义相对论,如果不考虑天体自转的影响,则远离引力场的观察者时间T与靠近引力场的观察者时间t存在如下的关系式其中G是万有引力常数,M是天体质量,r是靠近引力场的观察者与天体中心的距离,c是真空中的光速。通过这个公式,我们可以比较一下地球表面的时钟和远离地球的时钟快慢。把各项参数代入上式得到T1.000000000696t,所以如果累积一年,地球的引力会使地球表面的时钟走得比远离地球的时钟慢了0.000000000696243600365.25秒0.022秒。

如果是引力更强的太阳,则这个时间差为66.4秒。此外,我们也可以比较一下地面时钟和卫星时钟的快慢。以GPS卫星为例,这些卫星距离地球表面大约20180千米。通过计算可知,地面时钟每天要比GPS时钟走慢45微秒。考虑到光速高达30万千米每秒,所以如果没有消除引力时间膨胀效应的影响,GPS的定位误差每天累积可达4510^-6300000千米=13.5千米。

靠近黑洞,时间变慢怎么理解?太抽象了?

其实并没有太抽象,一切源于引力根据爱因斯坦的广义相对论,对于处在不同引力场中的观察者而言,时间流逝速率在强引力场中变慢,所以越靠近引力强大的黑洞,时间过得就越慢。引力的本质是时空弯曲,质量越大的天体,其周围的时间和空间被弯曲得越明显,这样其时间就会过得比远离引力场的地方更慢,这就是广义相对论所说的引力时间膨胀效应。

事实上,这种效应早已得到实验的证实,并且也被应用于实际情况之中。根据广义相对论,如果不考虑天体自转的影响,则远离引力场的观察者时间T与靠近引力场的观察者时间t存在如下的关系式其中G是万有引力常数,M是天体质量,r是靠近引力场的观察者与天体中心的距离,c是真空中的光速。通过这个公式,我们可以比较一下地球表面的时钟和远离地球的时钟快慢。

把各项参数代入上式得到T1.000000000696t,所以如果累积一年,地球的引力会使地球表面的时钟走得比远离地球的时钟慢了0.000000000696243600365.25秒0.022秒。如果是引力更强的太阳,则这个时间差为66.4秒。此外,我们也可以比较一下地面时钟和卫星时钟的快慢。

以GPS卫星为例,这些卫星距离地球表面大约20180千米。通过计算可知,地面时钟每天要比GPS时钟走慢45微秒。考虑到光速高达30万千米每秒,所以如果没有消除引力时间膨胀效应的影响,GPS的定位误差每天累积可达4510^-6300000千米=13.5千米。黑洞本质上是一种引力场极为强大的天体,其周围的时空被强烈扭曲,并且使其表面的逃逸速度达到光速。

如果我们所在的银河系是一个超大的黑洞,那是不是越靠近黑洞中心地区时间越不一样?

确实如此。如果这是一道考题,那就是考察史瓦西黑洞附近时间变化的差异。结论是,离黑洞越近,时间会过得越慢,直到到达视界边缘,时间停止。广义相对论中得出引力场越强,时间过得越慢的结论。简单来说,如果你准备两个一模一样的校准钟,一个在一楼,一个在十楼,由于一楼的引力场强度等于大于十楼的引力加速度,那么一楼的钟走得比十楼的慢。

文章TAG:为什么靠近黑洞时间变慢黑洞靠近理解

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