首页
/
每日頭條
/
圖文
/
相對論時空效應的三個特點
相對論時空效應的三個特點
更新时间:2025-11-22 21:00:21

時間,或許是每個人最親近的“人”。我們常說形影不離,但事實上真正與我們形影不離的其實是時間。

在每個人心目中,根深蒂固地存在着這種概念:時間流逝速度對于每個人都是一樣的。這種概念也很符合我們在日常生活的認知,畢竟你的一秒與我的一秒應該都是一樣的。

相對論時空效應的三個特點(相對論中的鐘慢效應)1

但相對論的橫空出世,徹底讓我們“傻眼”了。你的一秒與我的一秒居然不是一樣的。嚴格來講,每人人的一秒都是不一樣的,每個人的時間就是速度都不一樣。

毫無疑問,相對論完全颠覆了我們的傳統認知,難怪直到今天仍舊有不少人不相信相對論得出的結論。

這就是相對論中的“鐘慢效應”,這種效應可以分為兩種。

狹義相對論中的鐘慢效應,講的是速度越快時間流逝速度就越快。如果速度接近光速,時間流逝速度就趨于零。

還有一種就是廣義相對論中的鐘慢效應。除了速度,引力同樣可以影響時間。引力越強,時間流逝速度就越慢。

比如說在地面上,一樓比二十樓受到的地球引力更強,所以一樓的時間流逝速度更慢。當然差别實在太小了,我們根本感受不到,不然每個人都想住一樓了。

速度和引力會影響時間流逝的快慢,讓很多人感到費解。

相對論隻是物理學理論,那麼有沒有現實的例子來證明鐘慢效應呢?

還真有,而且早就證明了鐘慢效應真的存在,半個世紀前就已經證明了。

1971年,科學家利用高度精準的铯原子鐘驗證相對論中的鐘慢效應。

相對論時空效應的三個特點(相對論中的鐘慢效應)2

具體是這樣的,四台铯原子鐘分别放在兩架飛機上,地面上放置一台铯原子鐘作為參照鐘。

之所以用铯原子鐘是有原因的,它的精确度極高,千萬年時間誤差還不到一秒。

這個實驗可以驗證兩種鐘慢效應,速度鐘慢效應和引力鐘慢效應。

相對論時空效應的三個特點(相對論中的鐘慢效應)3

飛機的飛行速度相對較快,加上地球自身的自轉速度,可以使得速度鐘慢效應得以充分體現。

同時,飛機高度相對較高,受到的地球引力就會變小,又可以使引力鐘慢效應體現出來。

最後的實驗結論就可以非常有效地驗證相對論中的時間膨脹效應(鐘慢效應),更可以有力地反駁那些以雙生子佯謬來質疑相對論的人。

下面來說說具體是如何驗證的。

飛機是分兩次飛行的,一次向東,一次向西。

向東飛行的飛機,由于是順着地球自轉方向飛行,相對于地面的速度就是飛機本身的速度加上地球自轉熱速度。

同樣地,向西飛行的飛機速度,是逆着地球自轉方向飛行的,相對地面的速度需要減去地球自轉速度。

雖然飛機速度并不快,但由于飛行時間足夠長(環繞地球一周),相對論效應(鐘慢效應)就比較明顯了。兩架飛機上的原子鐘在時間的流逝速度上就會有差異,而且與地面上的原子鐘相比,時間流逝速度同樣也都有差異。

同樣地,由于飛機遠離地面飛行,受到的地球引力較小,引力差異造成的鐘慢效應也會凸現出來,飛機上的原子鐘時間流逝速度會變快。

最終的實驗結果如下圖(綜合了速度和引力兩方面的影響):

相對論時空效應的三個特點(相對論中的鐘慢效應)4

向東飛行的飛機,原子鐘時間比地面原子鐘慢了59納秒。而向西飛行的原子鐘比地面原子鐘快了273納秒。

通過相對論鐘慢效應理論計算出來的數據,與上述數據基本一緻,微小的誤差在可接受範圍,畢竟任何形式的實驗都是有誤差的。

如果半個世紀前的實驗還是不能讓你心服口服,那麼接下來這個你每天都在進行的自我實驗,應該會讓你“閉嘴”。

它就是你我幾乎每天都在使用的全球定位系統。

我們開車時幾乎都會用到導航,天上飛的導航衛星不就相當于實驗中的飛機嗎?隻不過速度更快,高度更高。

相對論時空效應的三個特點(相對論中的鐘慢效應)5

導航衛星都配備有原子鐘,目的就是用來修正時間的流逝速度。

因為導航衛星上的時間流逝速度與地面上不一樣,如果不修正,就會造成地面上的導航位置誤差每天就能達到恐怖的11千米!

如此大的誤差,完全失去了應有的作用了,還不得把你導航到太平洋裡去啊?

說到這裡你應該明白了吧!

最後奉上一個時間矯正的公式:

相對論時空效應的三個特點(相對論中的鐘慢效應)6

M地球質量,G引力常數,r物體與地球中心距離(注意不是地面距離),v為物體相對地球中心速度,c光速。

利用公式可以得出,導航衛星的時間流逝每天要比地球時間快38微秒左右。

38秒看起來很短,但時間積累起來就會造成完全不一樣的結果,尤其是在導航時,要求非常精确,否則我們開車時真的會被導航忽悠了!

,
Comments
Welcome to tft每日頭條 comments! Please keep conversations courteous and on-topic. To fosterproductive and respectful conversations, you may see comments from our Community Managers.
Sign up to post
Sort by
Show More Comments
推荐阅读
抗炎食物是什麼
抗炎食物是什麼
對于炎症,大家應該都不陌生,不小心擦傷、摔了,亦或是感冒扁桃體紅腫了,身體某個部位出現發紅、腫脹、疼痛的時候,就是發炎的表現,而這通常屬于急性炎症。急性炎症更多的是一種積極的作用,能活躍白細胞,以去除對身體有害物質并治愈受損的組織。但若是炎...
2025-11-22
第一次不戴頭盔被罰款
第一次不戴頭盔被罰款
近年來穿梭在大街小巷的摩托車、電動車的數量成倍增長很多人出于經濟實惠方便快捷的考慮選擇騎摩托車、電動車然而,蜀黍發現還是有人不戴頭盔上路今天小編帶大家看看“戴頭盔,不吃虧”動圖告訴你戴頭盔有多重要未戴頭盔的西瓜佩戴頭盔的西瓜在巨大沖擊力下佩...
2025-11-22
風馬牛不相及還是風牛馬不相及
風馬牛不相及還是風牛馬不相及
風馬牛不相及還是風牛馬不相及?風馬牛不相及這句諺語,經常用來形容兩個或幾個事物之間毫無關系那這句諺語怎麼來的呢?相傳啊,在春秋時期,管種輔佐齊相公治理朝政,通過一系列措施使百姓生活安定,國家實力得到了壯大,遠遠地超過了其他幾個諸侯國,齊國呢...
2025-11-22
微信小程序營銷哪個好
微信小程序營銷哪個好
微信小程序功能的幾種網絡營銷方式,你了解有哪些?自打微信小程序功能會出現以後對傳統行業增添了非常大的市場紅利,由于其可以在微信流量互聯網上便捷地獲得和傳播,這便是公司企業商家所看中的緣故。伴随着手機微信賦予了微信小程序更豐富的功能權限,随着...
2025-11-22
口腔潰瘍怎樣好得快點
口腔潰瘍怎樣好得快點
口腔潰瘍怎樣好得快點?如何治療口腔潰瘍?口腔潰瘍怎麼好得快?下面,幾個治口腔潰瘍小妙招,你不妨試試,我來為大家科普一下關于口腔潰瘍怎樣好得快點?以下内容希望對你有幫助!口腔潰瘍怎樣好得快點如何治療口腔潰瘍?口腔潰瘍怎麼好得快?下面,幾個治口...
2025-11-22
Copyright 2023-2025 - www.tftnews.com All Rights Reserved