什么是时间膨胀?时间膨胀是指一个看似奇怪的事实,即不同观察者的时间以不同的速率流逝,这取决于他们在引力场中的相对运动或位置。
这是它的工作原理。
时间是相对的。
尽管这听起来违反直觉,菜叶说说,但它是爱因斯坦相对论的结果。
在日常生活中,我们习惯于速度是相对的——因此,例如,相对于静止观察者以 60 英里/小时(97 公里/小时)的速度行驶的汽车将被视为以 120 英里/小时(193 公里/小时)的速度移动以相同速度向相反方向行驶的司机。
同样的现象也会影响时间。
根据观察者的相对运动或他们在引力场中的位置,该观察者将体验到与另一个观察者不同的时间流逝率。
这种被称为时间膨胀的效应只有在特定条件下才能被检测到,尽管在低水平上,我们一直受到它的影响。
让我们仔细看看时间膨胀理论及其一些后果,包括 GPS 误差和著名的孪生悖论。
时间膨胀是一个观察者与另一个观察者相比所感知的时间变慢,这取决于他们在引力场中的相对运动或位置。
这是爱因斯坦相对论的结果,其中时间并不像看起来那样绝对;
对于不同参照系的观察者,它通过的速度是不同的。
时间膨胀与光速 相对论有两个部分——狭义相对论和广义相对论,并且两者都具有时间膨胀特征。 所有观察者的光速都相同的原理在狭义相对论中起着关键作用。 根据波士顿大学物理学家安德鲁·达菲(
Andrew Duffy)
的说法,其后果之一是,相对于彼此以恒定速度移动的两个观察者测量了相同事件之间的不同时间。 但是这种效果只有在速度接近光速时才会变得明显,通常用c 来表示。 想象一艘宇宙飞船以 95% 的光速前往 9.5 光年外的行星。 地球上的静止观察者将测量旅程时间为距离除以速度,或 9.5/0.95 = 10
年。 另一方面,宇宙飞船的船员会经历时间膨胀,因此认为这次旅行只需要 3.12
年。 换句话说,在离开地球和到达目的地之间,机组人员的年龄只有三年多一点,而人们回到地球已经过去了 10 年地球。 尽管像这样的真正惊人的情况需要非常高的速度,但对于任何类型的相对运动,时间膨胀都会发生在更适度的范围内。 例如,根据“如何建造时间机器”(St.
Martin's Griffin,2013 年),每周穿越大西洋的普通飞行者在 40
年后比非旅行者经历的时间减少约千分之一秒。 这本书还解释了在现实世界中如何发生更令人印象深刻的时间膨胀壮举所需的那种速度,至少在短寿命的基本粒子的情况下称为介子。 它们是宇宙射线撞击地球高层大气时产生的,它们可以以接近光速的速度传播。 μ子非常不稳定,它们不应该持续足够长的时间到达地球表面,但它们中的许多都做到了。 那是因为时间膨胀可以将它们的寿命延长五倍。 时间膨胀和引力 在他提出狭义相对论十年后,爱因斯坦扩展了他的理论,将引力效应包括在广义相对论中。 但是这个理论中的时间膨胀不取决于旅行的速度,而是取决于当地引力场的强度。 我们已经生活在地球表面的中等引力场中,所以事实证明,我们会在不知不觉中受到时间膨胀的影响。 此外,当我们在地球磁场中上下移动时,效果的强度会发生变化。 高层建筑顶层的重力比地面稍弱,因此时间膨胀效应在更高处也更弱。 距离地球表面越远,时间过得越快。 正如西德克萨斯农工大学物理学教授克里斯托弗·贝尔德
(Christopher Baird)
在他的上所描述的那样,尽管这种影响太小而无法用人类感官检测到,但可以使用极其精确的时钟来测量不同高度之间的时差。 为了看到一个更戏剧性的引力时间膨胀的例子,我们需要找到一个引力比地球强得多的地方,比如黑洞周围的街区。 美国宇航局已经考虑过如果将时钟放入距离与太阳质量相同的黑洞6
英里(10 公里)的轨道上会发生什么。 事实证明,当从安全距离通过望远镜观察时,时钟需要大约 1 小时 10 分钟才能显示 1 小时的差异。 它拥有世间顶尖的引力束缚力,独特的视界边界划分出截然不同的时空领域,只要踏入视界范围之内,就连每秒三十万公里的光速,都没办法挣脱引力拉扯向外逃离。 今天就用闲聊述说的口吻,聊聊黑洞引力的奇特特性,讲讲视界的划分意义,理清为何光速都无法从黑洞内部脱身,一同揭开这片宇宙禁区的神秘面纱。 宇宙天体的引力强弱,一直和自身质量、密度牢牢挂钩。 普通恒星、行星的引力,只能束缚周边卫星与星际物质,物体只要达到对应速度,就能摆脱引力飞向深空。 而黑洞诞生于大质量天体的末期演化,巨型恒星燃料耗尽后,再也无法支撑自身庞大躯体,核心在自身重压下急剧向内坍缩,体积被无限压缩,密度飙升到难以想象的地步。 极致致密的结构,催生出碾压所有常规天体的超强引力,这也让黑洞拥有了独一无二的宇宙统治力。 从黑洞形成的那一刻开始,它就注定成为宇宙里特殊的存在,和我们熟知的星体运转规律彻底区分开来。 围绕黑洞存在一层无形的边界,这便是人们常说的事件视界。 它没有实体外壳,肉眼无法直接看见,却是一道无法逾越的分界线。 视界之外的宇宙空间,依旧遵循常规物理规则,光线、星体、宇宙尘埃都能自由穿梭,天体也可以依靠运动速度远离黑洞影响范围。 一旦物质、光线跨越这条无形界线,彻底进入视界内部,一切都会发生颠覆性改变。 黑洞恐怖的引力会牢牢锁定内部所有存在,再也没有力量能够带着物质脱离这片区域。 衡量天体引力束缚能力,有一个关键参照标准就是逃逸速度,也就是物体摆脱天体引力束缚,飞向宇宙远方需要具备的最低速度。 地球有着自身对应的逃逸速度,火箭突破临界数值便能冲出大气层奔向太空,太阳系里的各大行星、恒星,都有着各自固定的逃逸速度门槛。 黑洞打破了常规天体的速度极限,视界内部的逃逸速度直接超越光速。 光速是目前人类认知里宇宙最快运动速度,连光线本身都没办法积攒足够速度冲破引力牢笼,其他星体、星际物质自然更没有脱身的可能。 光线坠入黑洞视界后,无法向外反射、传播,我们没办法捕捉到黑洞自身散发的光亮,这也是黑洞漆黑一片、难以直接观测的根本原因。 任何闯入视界之内的物质,不管是庞大的恒星残骸,还是细碎的气体尘埃,都会被强大引力不断拉扯撕扯,最终向着黑洞中心奇点不断坠落,彻底消融在这片深渊之中。 超强引力不止禁锢视界内部的一切,也会剧烈扭曲周边时空。 靠近黑洞的星体运行轨迹会被强行弯折,光线途经周边空间也会发生明显偏转。 不少遥远天体发出的光芒,在奔赴地球的途中靠近黑洞区域,都会被引力改变行进路线,这也给天文观测带来了奇妙的视觉效果。 科研人员依靠光线弯折、天体异常运动等间接痕迹,一步步推算黑洞位置,测算它的质量与引力强度。 时至今日,人类依旧没办法近距离抵达黑洞视界实地探查,视界内部的时空结构、物质形态,还留存着大量未解谜题。 光速无法逃逸的特性,让黑洞成为宇宙天然的隔绝领域,里面的一切变化都无法向外传递信息。 黑洞凭借极致强大的引力,划定出超越光速束缚的视界禁区,成为宇宙中最神秘的深渊天体。 这份打破常规物理认知的特质,不断吸引着人类探索研究,随着天文观测技术持续进步,未来我们也会慢慢解锁更多黑洞隐藏的宇宙奥秘。 吞噬一切的宇宙深渊,黑洞引力藏着光速禁区
在浩瀚无垠的宇宙当中,黑洞是最神秘也最令人敬畏的天体。美以伊最新局势一文速览:美军扣押一艘伊朗油轮;
以色列:美倾向于对伊朗重启军事行动;
伊朗:已准备好应对任何军事侵略 美以伊博弈仍在持续。
伊朗外交部副部长加里巴巴迪19日表示,美国将“威胁”冠以“和平契机”之名,伊朗举国上下团结一致,将坚决应对任何形式的军事侵略。
美国总统特朗普当天表示,美国或将再次对伊朗发起“沉重打击”,但是会留出至少两到三天时间,使对话直接进行。
副总统万斯也说,美伊之间的直接谈判已在建立沟通渠道和推动外交进程方面取得“很大进展”,但美方也准备了重启军事行动的“B方案”。
同时,以色列高层评估认为,特朗普政府仍倾向于对伊朗重启军事行动。
特朗普称美方可能再次“沉重打击”伊朗 当地时间5月19日,美国总统特朗普表示,美方可能不得不对伊朗“再予以沉重打击”,目前尚不确定。
央视记者当地时间5月19日获悉,美国总统特朗普已于18日晚召集国家安全团队开会,听取了针对伊朗的军事行动方案简报。
这次会议发生在特朗普下令暂缓对伊发动打击计划后几小时。
据称,此次简报会显示出特朗普“正认真考虑恢复对伊朗军事行动”。
美副总统称美伊谈判进展很大 但美方也预备了“B方案” △5月19日,美国副总统万斯在白宫新闻简报会上 当地时间5月19日,美国副总统万斯在白宫新闻简报会上表示,美国与伊朗之间的直接谈判已在建立沟通渠道和推动外交进程方面取得“很大进展”,但美方也准备了重启军事行动的“B方案”。
美军在印度洋扣押一艘伊朗相关油轮 美国方面19日消息称,据三名美国官员表示,美军18日晚在印度洋扣押一艘与伊朗有关联的油轮。
据悉,这艘油轮因参与运输伊朗石油,已于今年3月遭到美国制裁。
船舶追踪数据显示,它在穿越马六甲海峡后,19日航行至马来西亚以西海域。
消息称,这艘油轮很可能2月在伊朗石油出口枢纽哈尔克岛装载了超过100万桶原油,被扣押时可能正在返回中东地区途中。
五角大楼尚未就上述报道进行回复。
伊朗副外长:伊已准备好应对任何军事侵略 △伊朗外交部副部长加里巴巴迪(资料图) 伊朗外交部副部长加里巴巴迪当地时间19日在其个人社交媒体上表示,伊朗是团结且坚定的,已准备好应对任何军事侵略。
他说,“对我们而言,投降毫无意义;
我们要么取得胜利,要么成为烈士”。
伊朗格什姆岛爆炸声系拆除未爆弹药造成 △伊朗格什姆岛(资料图) 伊朗霍尔木兹甘省副省长19日表示,当天中午,格什姆岛多个地点连续传出爆炸声,引起市民担忧。
这些爆炸声是由专业人员拆除敌方未爆弹药所致。
以色列高层评估认为美方仍倾向对伊重启军事行动 当地时间5月19日晚,据以色列方面消息,尽管美国总统特朗普于前一日宣布取消对伊朗的袭击行动,但以色列高层当晚评估认为,特朗普仍倾向于对伊朗重启军事行动。
△以色列特拉维夫(资料图) 此外,还有以方消息称,以色列和美国对伊朗重启军事行动的联合准备工作已完成,目前正在等待特朗普的决定。
来源:综合自央视新闻客户端、CCTV国际时讯等