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黑洞的时间误区,黑洞时间变快

2023-10-30 10:23 作者:岑岑 围观:

一百多年前,爱因斯坦的相对论空诞生,彻底颠覆了人们对时间的看法空。牛顿的绝对时间概念空被爱因斯坦的相对时间概念空取代。

虽然绝对时间空的概念深入人心,与我们的日常认知非常吻合,但越来越多的实验证明了相对时间空概念的正确性。

相对论包括狭义相对论和广义相对论,前者是后者的基础,后者是前者的推广,比前者更具有普适性。

相对论中有一个重要的思想,就是时间膨胀效应(钟慢效应)。速度和重力都会影响时间流逝的速度。

简单来说,速度越快,引力越强,时间就越难过去。

从更深层次理解相对论,时间膨胀效应其实是时间、空和物质的关系,时间和空是不可分割的整体,简称“时间空”。没有空就找不到时间,反之亦然。

同时物质的运动会影响周围的时间空。

物理学是非常严谨的,相对论的整个论证过程其实也是相当复杂的,涉及到非常复杂的公式和高等数学,看起来晦涩难懂。

作为一名科普工作者,我们需要做的是把复杂的东西简单化,大众化。虽然这必然会导致一些不严谨,但这并不影响我们对物理理论的影响。

回到上面的问题,速度越快,引力越强,时间越慢。这就是相对论中“时间膨胀效应”的通俗解释。

能慢多少?

纯理论分析可以慢到时间停止。

速度无限接近光速,当引力足够大时(比如黑洞的史瓦西半径,也就是事件视界),时间趋于停止!

换句话说,黑洞的光速和事件视界是时间空结构结束的地方。

空什么时候结束?

一般可以理解为,一旦你达到光速,或者在黑洞的事件视界中,你就会处于一个完全不同的时间空结构中,这是我们无法理解的。

光速,我们是达不到的,因为任何有静止质量的物体都达不到光速,所以单纯依靠速度,我们只能无限减慢时间的流逝,我们无法让时间停止。

速度让时间变慢的公式是:t & # 39=t/√

根据速度计算公式(第一个公式),飞行速度必须非常接近光速,时间膨胀效应会更加明显。

比如你以光速的一半飞行,时间只能慢15%。

换句话说,你以半光速(相对于地球)飞行一年,地球时间才过了1.15年!

当速度达到光速的99%时,时间膨胀效应非常明显,可以达到7倍。飞了一年,地球时间过去了七年!

同样,引力也会影响时间流逝的速度。引力越强,时间膨胀效应越明显。

《星际穿越》这部著名的科幻电影,相信很多人都看过。其中,有一个重要的情节。主角在一个黑洞附近呆了一个小时,地球时间居然过去了七年,时间膨胀了六万倍!

看到这里,可能有人会有这样的疑问:既然时间会变慢,那么人是否可以活得更久,甚至长生不老?

不尽然!

相对论很重要的一点就是“相对”二字,为了体现时间膨胀效应,必须有两个不同的参照系。

假设你能以亚光速飞行(相对于地球),你自己的时间(固有时间)不会改变。如果地球上的人能看到你,他们会看到你的时间变慢了。

当然,你也会看到地球上的时间是静止的。

你们都没错,只是参照系的选择不同。

那么是谁的时间变慢了呢?你是,还是来自地球?

只能说在两个不同的参照系之间比较时间流逝的速度没有太大意义。如上所述,你和地球人都会觉得对方的时间变慢了!

未来当你回到同一个参照系(亚光速飞行时你回到地球),你会发现谁的时间慢,答案是:你的时间慢!

这也是著名的孪生悖论,具体推导过程就不详述了,以后的文章会涉及到。

好像有点牵强!

对于现在的人类来说,单纯依靠速度来减缓时间是不现实的,因为速度越快,质量越大,需要更多的能量来继续加速,还要考虑速度过快带来的其他问题。

而且速度带来的时间膨胀效应并不明显。

超重力也很难让时间变慢,我们也很难在短时间内到达黑洞附近。

一种方法是星际旅行的完美方案,那就是虫洞。

通过虫洞,我们可以瞬间穿越浩瀚的宇宙距离,没有任何加速度。

可惜虫洞的概念还停留在科幻阶段。或许有一天,人类科技发达到可以制造出可以随意穿越宇宙的虫洞空!

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