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星际穿越虽然是一个非常夸张的效果,但是原理是真的。几乎在所有情况下,这都只能通过非常灵敏的时钟来测量。
这要追溯到爱因斯坦的广义相对论。基本上,爱因斯坦在他的狭义相对论中得出的结论是,空间和时间是时空的不同维度以及运动对空间和时间的影响。在广义相对论中,他增加了引力。重力不是一种力,而是由质量产生的时空曲线。因此,投出的球的路径看起来像一条曲线,因为它遵循弯曲的 4 维表面,就像飞机横贯大陆旅行的路径看起来是弯曲的,因为它遵循弯曲的 2 维表面(地球)。
(如果您在尝试想象 4 维表面时感到头疼,请不要担心;这是正常的。我们通常将时空绘制为在 3 维中弯曲的 2 维表面是有原因的。)
恐怕我手头没有一个巧妙的类比,为什么当一个人处于弯曲时空而不是平坦时空时,时间恰好会变慢。但这是广义相对论的一个方面:如果你处于一个大量质量集中的地方(因此时空是弯曲的),那么相对于平坦时空中的人来说,时间就会变慢。(你可以在星际穿越中看到效果)。
现在,行星的引力相当温和。你对火星或月球的影响比对地球的影响要小,但它仍然处于“我们需要非常灵敏、校准良好的时钟来观察差异”的范围内(而且,实验已经完成,比较了地球表面时间)到空中时间或轨道时间;GPS 卫星实际上需要内置这种时间偏移,以及对其相对于地球表面的速度进行特殊的相对论校正。
《星际穿越》中的行星很特别,因为它靠近一个黑洞,这是时空可以得到的最弯曲的:事实上,这就是为什么黑洞是洞(在某一点之后,时空弯曲得如此之大,以至于时间维度与“远离”的空间维度;一旦穿过“事件视界”,你就无法离开黑洞,就像你无法回到过去一样。)所以行星本身并没有那么弯曲时空,但它位于一个过度弯曲的区域,这确实扰乱了相对于平坦时空的时间流动,甚至扰乱了我们在地球上得到的非常温和的时空曲线。 |
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