質(zhì)量、空間與時間
廣義相對論深刻的揭示了質(zhì)量、空間、時間三者的關(guān)系,廣義相對論理解起來似乎太難,理解起來很不方便,因此,我們似乎可以通俗化的理解三者的關(guān)系。
任何物質(zhì)(質(zhì)量)都可以在其本身和周圍空間甚至整個宇宙產(chǎn)生時空效應(yīng),就是任何物質(zhì)都可以在其本身和周圍甚至整個宇宙產(chǎn)生時間和空間,或者說產(chǎn)生時間或空間的影響,都是一個意思。當然,毫無疑問,任何物質(zhì)對周圍時空產(chǎn)生的影響與距離有關(guān),距離越遠產(chǎn)生的影響就越小,同理,自然是對其本身產(chǎn)生的時空影響最大。
大質(zhì)量天體有明顯的時空效應(yīng),小質(zhì)量天體也有時空效應(yīng),這是自然而然的結(jié)論。哪怕你我這樣的質(zhì)量級別,哪怕是一個原子或中子,照樣有時空效應(yīng)。
因此,容易理解,質(zhì)量產(chǎn)生的時空效應(yīng)與距離有關(guān),還與質(zhì)量大小有關(guān)。
時間是質(zhì)量產(chǎn)生的,多少質(zhì)量就產(chǎn)生多少時間,距離越遠,產(chǎn)生的時間就越少。天體質(zhì)量越大,其在附近產(chǎn)生的時間就越多,或者說時間就越稠密,因此,你的時間就越慢。估計,質(zhì)量與其產(chǎn)生的時間的關(guān)系是;與質(zhì)量成正比,與距離的平方成反比。這與廣義相對論的時間延遲效應(yīng)有差異,廣義相對論的時間延遲效應(yīng)公式很有可能就是一種近似值公式,原因是空間的時間貢獻不僅附近的質(zhì)量(天體)有貢獻,遠處的質(zhì)量也有貢獻,整個宇宙的質(zhì)量都有貢獻。因此,小質(zhì)量天體在其附近產(chǎn)生的時間效應(yīng)不大,與整個宇宙物質(zhì)在其附近產(chǎn)生的時間相比,微不足道。而大質(zhì)量天體可以在附近產(chǎn)生很大的時間效應(yīng),相對整個宇宙的質(zhì)量在大質(zhì)量天體附近產(chǎn)生的時間效應(yīng)就明顯了。最終,產(chǎn)生了廣義相對論的時間延遲效應(yīng)的(近似)公式。
時間與空間的本質(zhì)應(yīng)該是一樣的,物質(zhì)在其附近會產(chǎn)生空間效應(yīng)或產(chǎn)生空間。與時間效應(yīng)遵守同樣的規(guī)律,即與質(zhì)量成正比,與距離的平方成反比。廣義相對論的時空效應(yīng)公式此時依然是近似公式,大質(zhì)量天體才可以在其附近產(chǎn)生相對整個宇宙物質(zhì)在大質(zhì)量天體附近產(chǎn)生的空間或空間效應(yīng)較明顯。
時空效應(yīng)其實就是時間效應(yīng)或空間效應(yīng),二者是等效的,并不累加。質(zhì)量在其附近產(chǎn)生的空間效應(yīng),可以表現(xiàn)為時間效應(yīng),是產(chǎn)生的空間效應(yīng)導(dǎo)致了時間效應(yīng)的表現(xiàn)。一份物質(zhì)在附近某距離處產(chǎn)生一份空間,十份物質(zhì)就可以同距離處產(chǎn)生十份空間,此時這個地方的空間多了,空間擁擠到一起了,每個空間所占用的空間縮小了。而一份空間對應(yīng)一份時間,光子傳播的時間只與這份空間有關(guān),空間越稠密,光子傳播同樣距離需要經(jīng)過的空間就越多,耗費的時間就越多,在我們看來,就是時間變慢了。其實是空間變得稠密了,因此,時間變慢的本質(zhì)是空間變得稠密了。大質(zhì)量天體都是讓周圍空間變得稠密了,才讓周圍顯得時間變慢了。因此,質(zhì)量的時空效應(yīng)本質(zhì)是空間效應(yīng),而這種空間效應(yīng)進而帶來我們感覺的時間效應(yīng)。
常見的網(wǎng)兜型的引力時空效應(yīng)圖
不知道誰畫的這張地球引力時空效應(yīng)圖就很好,要比我們常見的網(wǎng)兜型的時空效應(yīng)圖好。這個圖也有一定的不足之處。表達距離地球越近,引力場越強,時空效應(yīng)越強,不應(yīng)該拉伸或彎曲線條,而應(yīng)該增加線條,距離地球越近,線條越稠密,代表時空效應(yīng)越明顯。
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