质量、空间与时间
广义相对论深刻的揭示了质量、空间、时间三者的关系,广义相对论理解起来似乎太难,理解起来很不方便,因此,我们似乎可以通俗化的理解三者的关系。
任何物质(质量)都可以在其本身和周围空间甚至整个宇宙产生时空效应,就是任何物质都可以在其本身和周围甚至整个宇宙产生时间和空间,或者说产生时间或空间的影响,都是一个意思。当然,毫无疑问,任何物质对周围时空产生的影响与距离有关,距离越远产生的影响就越小,同理,自然是对其本身产生的时空影响最大。
大质量天体有明显的时空效应,小质量天体也有时空效应,这是自然而然的结论。哪怕你我这样的质量级别,哪怕是一个原子或中子,照样有时空效应。
因此,容易理解,质量产生的时空效应与距离有关,还与质量大小有关。
时间是质量产生的,多少质量就产生多少时间,距离越远,产生的时间就越少。天体质量越大,其在附近产生的时间就越多,或者说时间就越稠密,因此,你的时间就越慢。估计,质量与其产生的时间的关系是;与质量成正比,与距离的平方成反比。这与广义相对论的时间延迟效应有差异,广义相对论的时间延迟效应公式很有可能就是一种近似值公式,原因是空间的时间贡献不仅附近的质量(天体)有贡献,远处的质量也有贡献,整个宇宙的质量都有贡献。因此,小质量天体在其附近产生的时间效应不大,与整个宇宙物质在其附近产生的时间相比,微不足道。而大质量天体可以在附近产生很大的时间效应,相对整个宇宙的质量在大质量天体附近产生的时间效应就明显了。最终,产生了广义相对论的时间延迟效应的(近似)公式。
时间与空间的本质应该是一样的,物质在其附近会产生空间效应或产生空间。与时间效应遵守同样的规律,即与质量成正比,与距离的平方成反比。广义相对论的时空效应公式此时依然是近似公式,大质量天体才可以在其附近产生相对整个宇宙物质在大质量天体附近产生的空间或空间效应较明显。
时空效应其实就是时间效应或空间效应,二者是等效的,并不累加。质量在其附近产生的空间效应,可以表现为时间效应,是产生的空间效应导致了时间效应的表现。一份物质在附近某距离处产生一份空间,十份物质就可以同距离处产生十份空间,此时这个地方的空间多了,空间拥挤到一起了,每个空间所占用的空间缩小了。而一份空间对应一份时间,光子传播的时间只与这份空间有关,空间越稠密,光子传播同样距离需要经过的空间就越多,耗费的时间就越多,在我们看来,就是时间变慢了。其实是空间变得稠密了,因此,时间变慢的本质是空间变得稠密了。大质量天体都是让周围空间变得稠密了,才让周围显得时间变慢了。因此,质量的时空效应本质是空间效应,而这种空间效应进而带来我们感觉的时间效应。
常见的网兜型的引力时空效应图
不知道谁画的这张地球引力时空效应图就很好,要比我们常见的网兜型的时空效应图好。这个图也有一定的不足之处。表达距离地球越近,引力场越强,时空效应越强,不应该拉伸或弯曲线条,而应该增加线条,距离地球越近,线条越稠密,代表时空效应越明显。
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