能讓時空彎曲的不僅是質量,還有速度,時間膨脹效應與廣義相對論

宇宙 地球 物理 體育 科學信仰 2019-05-15
能讓時空彎曲的不僅是質量,還有速度,時間膨脹效應與廣義相對論

時間和空間與宇宙一同產生,且是客觀存在的。

人們經常會懷疑時間的存在,但其實這是一件沒有什麼好爭辯的事情,當你明白了時間和空間的本質,就會知道這二者並不是獨立存在的個體。

我們習慣於把時間和空間作為兩個事物分開來說,可在物理學上,時間和空間是一個整體,並稱為時空,時空才是它們真正的名字。時間與空間密不可分,二者只能同時存在或同時不存在,所以時間和空間都是客觀存在於宇宙之中的。不過,無論是時間還是空間,並不是永遠穩定而平緩的,它們會因為引力的作用而發生彎曲。

能讓時空彎曲的不僅是質量,還有速度,時間膨脹效應與廣義相對論

引力可以被描述為物體之間的相互吸引力,但引力的本質並不是力,而是一種幾何效應,所以引力會導致時空的彎曲,引力越大,時空彎曲效應就越明顯。

我們可以將時空彎曲分成時間的彎曲與空間的彎曲來分別討論,引力所引發的空間彎曲是顯而易見的,證據就是引力透鏡效應。在沒有干擾的情況之下,遠處恆星的光芒應該是直接照射到地球之上的,所以我們看到的亮星的位置就應該是它所在的位置。但是如果一顆亮星的光在到達地球之前途徑了太陽的引力範圍,就會因為太陽引力所導致的空間彎曲而改變方向。

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於是我們所看到的亮星並不在其真正的位置上,當地球與太陽的位置關係改變之後,亮星的光不再經過太陽的身邊,在我們看來,它所處的位置就與之前截然不同了。

這就是因為太陽周邊的時空彎曲形成了類似透鏡的效應,改變了光的方向。而引力所導致的時間彎曲效應就是指強大的引力會使時間變慢,引力越強,時間就越慢,這也被稱為時間膨脹效應。時間膨脹也是一個客觀存在並且被天文觀測所證實的現象,在強大的引力範圍下,宇宙天體所發射的電磁波波長會變長,這種現象被稱為引力紅移,恰恰是時間膨脹效應的最好證明。

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引力會導致時空彎曲,而通常認為引力產生於質量,所以引發時空彎曲的就是質量。

而事實上能夠引發時空彎曲的不僅有質量,還有速度。

當有質量的物體在進行加速運動的時候,會產生慣性質量,加速度越快,慣性質量就越大。而慣性質量又等效於引力質量,所以在加速運動的物體周圍也會出現時空的彎曲,同理,加速度越大,物體周圍時空彎曲的效應就越發明顯。這也就是為什麼運動速度越快的物體,其時間就越慢的原因。所以我們經常說,如果能夠超越光速,那麼就能使時光倒流。當然這是無法實現的。

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其實也並非所有物質的高速運動都會導致周圍時空的彎曲,光就是一個例外。

因為光沒有靜止質量。

​一個物體只有擁有靜止質量,那麼它的慣性質量才能夠隨著運動速度的增加而增加,這也是任何物質無法超越光速的原因所在,因為當速度趨近於光速的同時,其質量也會趨向於無窮大,而質量等價於能量,我們沒有無窮大的能量,自然也無法把有質量的物體推進到光速。而光因其沒有質量,所以代表了宇宙間最快的速度,當然,其也不會因為速度的增加而產生慣性質量,所以其也不會導致時空的彎曲。這就是廣義相對論中所講的時間膨脹效應。

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