能导致时空弯曲的不仅是质量,还有速度,时间膨胀效应与广义相对论
时间和空间与宇宙一同产生,且是客观存在的。
人们经常会怀疑时间的存在,但其实这是一件没有什么好争辩的事情,当你明白了时间和空间的本质,就会知道这二者并不是独立存在的个体。
我们习惯于把时间和空间作为两个事物分开来说,可在物理学上,时间和空间是一个整体,并称为时空,时空才是它们真正的名字。时间与空间密不可分,二者只能同时存在或同时不存在,所以时间和空间都是客观存在于宇宙之中的。不过,无论是时间还是空间,并不是永远稳定而平缓的,它们会因为引力的作用而发生弯曲。
引力可以被描述为物体之间的相互吸引力,但引力的本质并不是力,而是一种几何效应,所以引力会导致时空的弯曲,引力越大,时空弯曲效应就越明显。
我们可以将时空弯曲分成时间的弯曲与空间的弯曲来分别讨论,引力所引发的空间弯曲是显而易见的,证据就是引力透镜效应。在没有干扰的情况之下,远处恒星的光芒应该是直接照射到地球之上的,所以我们看到的亮星的位置就应该是它所在的位置。但是如果一颗亮星的光在到达地球之前途径了太阳的引力范围,就会因为太阳引力所导致的空间弯曲而改变方向。
于是我们所看到的亮星并不在其真正的位置上,当地球与太阳的位置关系改变之后,亮星的光不再经过太阳的身边,在我们看来,它所处的位置就与之前截然不同了。
这就是因为太阳周边的时空弯曲形成了类似透镜的效应,改变了光的方向。而引力所导致的时间弯曲效应就是指强大的引力会使时间变慢,引力越强,时间就越慢,这也被称为时间膨胀效应。时间膨胀也是一个客观存在并且被天文观测所证实的现象,在强大的引力范围下,宇宙天体所发射的电磁波波长会变长,这种现象被称为引力红移,恰恰是时间膨胀效应的最好证明。
引力会导致时空弯曲,而通常认为引力产生于质量,所以引发时空弯曲的就是质量。
而事实上能够引发时空弯曲的不仅有质量,还有速度。
当有质量的物体在进行加速运动的时候,会产生惯性质量,加速度越快,惯性质量就越大。而惯性质量又等效于引力质量,所以在加速运动的物体周围也会出现时空的弯曲,同理,加速度越大,物体周围时空弯曲的效应就越发明显。这也就是为什么运动速度越快的物体,其时间就越慢的原因。所以我们经常说,如果能够超越光速,那么就能使时光倒流。当然这是无法实现的。
其实也并非所有物质的高速运动都会导致周围时空的弯曲,光就是一个例外。
因为光没有静止质量。
一个物体只有拥有静止质量,那么它的惯性质量才能够随着运动速度的增加而增加,这也是任何物质无法超越光速的原因所在,因为当速度趋近于光速的同时,其质量也会趋向于无穷大,而质量等价于能量,我们没有无穷大的能量,自然也无法把有质量的物体推进到光速。而光因其没有质量,所以代表了宇宙间最快的速度,当然,其也不会因为速度的增加而产生惯性质量,所以其也不会导致时空的弯曲。这就是广义相对论中所讲的时间膨胀效应。