![]() 先說(shuō)答案:天上衛(wèi)星的時(shí)間之所以會(huì)變快,是狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論效應(yīng)共同起作用的結(jié)果。
按照狹義相對(duì)論的詮釋,當(dāng)速度達(dá)到亞光速,就會(huì)出現(xiàn)比較明顯的時(shí)間膨脹效應(yīng),也就是速度越快,時(shí)間就越慢。衛(wèi)星的速度比地球表面的速度快很多,雖然相比亞光速要慢很多,但不斷積累下來(lái)還是比較明顯的。 而根據(jù)廣義相對(duì)論,引力越大時(shí)間流逝速度就越慢,衛(wèi)星上的引力比地面的引力更小,所以衛(wèi)星上的時(shí)間比地面上的時(shí)間更快。 把速度效應(yīng)和引力效應(yīng)總合起來(lái)計(jì)算,最終的結(jié)論就是:衛(wèi)星上的地面比地面時(shí)間要快,我們每天使用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)里,衛(wèi)星上的時(shí)間要比地球表面時(shí)間每天快大約38微秒(一微秒等于百萬(wàn)分之一秒)。 不要小看這38微秒,認(rèn)為誤差微不足道,但由于導(dǎo)航系統(tǒng)要求非常精確,隨著誤差的不斷累積,誤差就會(huì)越來(lái)越大,最終導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)徹底失效,甚至有可能把我們導(dǎo)航到月球上!
速度和引力為什么會(huì)影響時(shí)間的快慢呢?時(shí)間的本質(zhì)又是什么呢? 簡(jiǎn)單講,空間和時(shí)間是由物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的,而反過(guò)來(lái)空間和時(shí)間又是物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)的存在方式。運(yùn)動(dòng)變化是世界的基本特征,而時(shí)間是用來(lái)描述物體運(yùn)動(dòng)變化的。 時(shí)間和空間是不可分割的有機(jī)整體,在科學(xué)家閔可夫斯基眼里,時(shí)間是一維的,是特殊的空間,與三維空間一起成為“四維時(shí)空”,時(shí)間和空間不能分割,任何把時(shí)間和空間分開(kāi)討論的行為都沒(méi)有意義,它們必須是一起的。 同時(shí),空間不能脫離物質(zhì)而單獨(dú)存在,空間其實(shí)也是物質(zhì)的一種形式,由于時(shí)間和空間是一體的,時(shí)間當(dāng)然也是一種物質(zhì)。
狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論是建立在兩大公設(shè)基礎(chǔ)上提出來(lái)的,狹義相對(duì)論兩個(gè)公設(shè):光速不變?cè)砗拖鄬?duì)性原理,廣義相對(duì)論兩個(gè)公設(shè):等效原理和相對(duì)性原理。只要這兩個(gè)公設(shè)沒(méi)有錯(cuò)(事實(shí)上,公設(shè)本身無(wú)所謂對(duì)錯(cuò),因?yàn)楣O(shè)就是公理,不需要證明),相對(duì)論就不會(huì)有錯(cuò)。 相對(duì)論剛提出來(lái)時(shí),大多數(shù)人包括科學(xué)界大佬都不認(rèn)同這個(gè)顛覆性的理論,比如說(shuō)洛倫茲,他曾經(jīng)一度非常接近狹義相對(duì)論,但由于他不肯放棄絕對(duì)時(shí)空觀,最終與相對(duì)論失之交臂。
雖然狹義相對(duì)論中的主要數(shù)學(xué)工具是洛倫茲變換,但洛倫茲認(rèn)為的尺縮效應(yīng)并不是時(shí)空的尺縮(相對(duì)性),而是物體的物理變化,也就是說(shuō),洛倫茲仍舊認(rèn)為時(shí)空是絕對(duì)不變的! |
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