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為什麼引力越大,時間變慢?

我們先來看看《星際穿越》中應發巨浪的星球「彌勒」。

從距離黑洞遠近來說,「彌勒」星球是離黑洞最近的,而為什麼要選擇先去彌勒星球呢?原因就在於之前的那個宇航員傳遞數據說這裡宜居,

因為彌勒星球離黑洞最近,所以彌勒星球重力是地球的130%。當主人公到達星球之後,發現飛船已經被摧毀了,而他們接收到的信息則是在幾十分鐘之前(彌勒星球上1小時等於地球7年)。他們之所以能在水面上走其實是因為水很淺,這時又發生巨浪,這是因為黑洞的巨大牽引力引發的潮汐,

引力和時間的關係

引力時間膨脹是指在宇宙有不同勢能的區域會導致時間以不同的速率度過的現象,引力導致的時空扭曲率越大,時間就過得越慢。

比如說,在太陽系中水星離太陽最近,所受的引力也就越大,所以時間也就越慢,水星上的1天等於地球的2年.

愛因斯坦最初在自己的相對論中預測出這種現象,並其後由各種廣義相對論實驗中被證實。

根據廣義相對論理論,固有時和引力場度規下的坐標時存在關係

是引力場度規的分量。引力場越強時,坐標時相對固有時的延遲就越大。當光信號途經一個單一質量的引力場時,其時間延遲量為

其中R是觀測者到信號源位置的單位矢量,而X是觀測者到質量M位置的單位矢量。如果用史瓦西半徑表示,時間延遲量可寫成

這裡R是質量M的史瓦西半徑:

實例

在行星際探測器(例如旅行者1號、2號,先驅者10號、11號)的測距中,由於太陽引力場的作用引力時間延遲效應一定要被考慮到測距的數據中去。而在所有引力波的探測中,來到太陽系的引力波都會受到太陽、大行星甚至小行星引力場的影響而產生延遲。

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