首页 >
引力时间膨胀
✍ dations ◷ 2025-04-03 17:12:56 #引力时间膨胀
引力时间膨胀(英语:Gravitational time dilation)是指在宇宙有不同势能的区域会导致时间以不同的速率度过的现象,引力导致的时空扭曲率越大,时间就过得越慢。爱因斯坦最初在自己的相对论中预测出这种现象,并其后由各种广义相对论实验中被证实。其中一种证实方法就是把两个原子钟放在不同的高度(因此来自地球的引力效应会有差别),它们在一段时间后所测到的时间会有些许差别。其差别极小极小,甚至要用到纳秒来作单位。引力时间膨胀首次由爱因斯坦于1907年提出,并是狭义相对论中参照对象的加速前进所导致的结果。在广义相对论中,它被视为是时空度规张量描述的在不同地点的固有时的差。庞德-雷布卡实验首次直接证实了这种现象的存在。引力时间膨胀会从大型天体引力场中加速的参考坐标或等效原理里明确地表现出来。更简单的来说,远离大型天体(就是储有更高势能)的钟表会走得更快,而接近大型天体的(储有较低势能)的便会走得更慢。所有加速参考坐标都会表现出这种效应,如高速赛车或太空航天飞机。旋转的物体如旋转木马和摩天轮等的引力时间膨胀,则是自旋产生的。根据套用了等效原理的广义相对论表明,所有加速的参考坐标都会产生一个引力场。根据广义相对论,惯性质量和引力质量都是同等的。并非所有引力场都是“弯形的”或是“圆形的”,其实例如赛车或太空航天飞机情况中,引力场是“平坦的”。所有重力加速度都会形成引力时间膨胀。有一条出自史瓦西度规的公式被用在计算于一个非旋转大型球对称天体附近时空的引力时间膨胀:t
0
=
t
f
1
−
2
G
M
r
c
2
=
t
f
1
−
r
0
r
{displaystyle t_{0}=t_{f}{sqrt {1-{frac {2GM}{rc^{2}}}}}=t_{f}{sqrt {1-{frac {r_{0}}{r}}}}}
,其中以上公式只能应用于非旋转球对称大型天体之外,用于天体之内的公式为:t
0
=
t
f
1
−
2
G
(
r
i
R
)
3
M
r
i
c
2
=
t
f
1
−
r
i
2
r
0
R
3
{displaystyle t_{0}=t_{f}{sqrt {1-{frac {2G({frac {r_{i}}{R}})^{3}M}{r_{i}c^{2}}}}}=t_{f}{sqrt {1-r_{i}^{2}{frac {r_{0}}{R^{3}}}}}}
其中要是有观测者在球体以内,这个球体就可以被分成两部分:一个在表面的中空球体,另一个在里面的实心球体。这观测者在中空球体以内,假设并无质量。但考虑到他的引力势能,也就当作中空球体不存在。剩下的就只有里面的实心球体,而其质量为:M
i
=
V
i
ρ
=
4
3
π
r
i
3
ρ
=
4
3
π
r
i
3
M
V
=
4
3
π
r
i
3
M
4
3
π
R
3
=
r
i
3
R
3
M
{displaystyle M_{i}=V_{i}rho ={frac {4}{3}}pi r_{i}^{3}rho ={frac {4}{3}}pi r_{i}^{3}{frac {M}{V}}={frac {4}{3}}pi r_{i}^{3}{frac {M}{{frac {4}{3}}pi R^{3}}}={frac {r_{i}^{3}}{R^{3}}}M}
,其中意思就是引力时间膨胀在非旋转大型球对称天体的表面达到最强,而在其中心达到最小。在史瓦西度规里,如果一个自由落体的轨道半径大于
3
2
⋅
r
0
{displaystyle {frac {3}{2}}cdot r_{0}}
,其轨道能呈圆形。静止的钟的公式一列于上方,而对于一个在圆形轨道上的钟,公式就是
t
0
=
t
f
1
−
3
2
⋅
r
0
r
{displaystyle t_{0}=t_{f}{sqrt {1-{frac {3}{2}}cdot {frac {r_{0}}{r}}}}}
。引力时间膨胀已经以飞机上的原子钟实验测量出。对于在地上的钟来说,飞机上的稍微快一点。这个效应的有效程度是,连全球定位系统也要为人造卫星上的钟调准时间,这样进一步地证实了这种效应。庞德-雷布卡实验、白矮星天狼星B光谱的观测以及地球和火星登陆船维京1号之间的信号传递实验都能证明这种效应的存在。
相关
- 限制修饰系统限制修饰系统(英语:Restriction modification system)是一种存在于细菌(可能还有其他原核生物),可保护个体免于外来DNA(如噬菌体)的侵入。有些细菌体内含有限制酶,可将双股DNA切断,之
- 弥漫性毒性甲状腺肿弥漫性毒性甲状腺肿(Toxic diffuse goiter),又称格里夫氏症(Graves' disease),为一种主要侵犯甲状腺的自身免疫性疾病。此病为导致甲状腺功能亢进症最常见的原因,且会导致甲状腺肿
- 磷脂酶磷脂酶(英语:Phospholipase)是一种将磷脂质水解为脂肪酸及亲脂性物质的酵素。磷脂酶主要依据其催化反应的对象分为四类,即磷脂酶A、B、C、D四种。磷脂酶A1-切SN-1酰基 磷脂酶A2-切
- 第三次意大利独立战争意大利统一运动(意大利语:Risorgimento,意为“复兴”,故中文文亦有译为“复兴运动”)是19世纪至20世纪初期间,将意大利半岛内各个国家统一为意大利的政治及社会过程。1861年3月17
- 小说小说是文学的一种样式,一般描写人物故事,塑造多种多样的人物形象,但亦有例外。它是拥有不完整布局、发展及主题的文学作品。而对话是不是具有鲜明的个性,每个人物说的没有独特的
- 薮羚薮羚(学名Tragelaphus scriptus),又名树羚,是西非及中非一种细小至中等大小的羚羊。它们与南非薮羚一同被称为丛羚,但两者是分布在不同地方的不同物种。薮羚在薮羚属中最为接近安
- 佛历佛历佛历(巴利语:Sāsanā Sakaraj),一种传统历法,为阴阳历,这种历法盛行于南亚和东南亚的佛教国家,如柬埔寨、泰国。其纪年法,称佛灭纪元,以释迦牟尼佛灭度(涅槃)当年度为计算基准。一
- 种晶晶种是一小块单晶或多晶(通常是单晶),像种子般用来成长与自身相同材料、相同晶体结构的大晶体。无论把晶种浸入过饱和溶液,或使晶种与熔融材料接触并冷却,或者让材料蒸气在晶种表
- 安谋控股安谋控股公司(英语:ARM Holdings plc.),又称ARM公司,是日本软银集团旗下的半导体设计与软件公司,全球总部位于英国剑桥,北美总部位于美国圣何塞,亦是一年一度的ARM技术大会(Arm TechC
- 拱拱为常见建筑结构之一,型态定义为中央上半成圆弧曲线。拱早期经常运用于跨迳大的桥梁或门首。又可分为箱形拱、圆弧拱、双曲拱、肋拱、桁架拱、刚架拱等。近年来,各国于诸如拱