影视中“天上一小时地上七年”的现象,物理学中有理论基础吗?

bdqnwqk7个月前基础11

想必题主应该是看了《星际穿越》吧,“天上一小时地上七年”的现象在物理学中确实有理论基础(这里说天上是不大合适的,用宇宙其他地方来代替更为合适),那就是爱因斯坦创立的引力理论——广义相对论。

根据广义相对论,在不同强度的引力场中,时间流逝速率并非同步,因为引力会放慢时间,所以在引力场越强的地方,时间相对引力场越弱的地方走得越慢,此即为引力时间膨胀效应。事实上,地球引力场就能造成可测的引力时间膨胀效应。例如,GPS卫星距离地球表面大约2万公里,比地面更为远离地心,所受的引力更弱,这导致GPS时钟走一年的时间之后,就会比地面时钟多出0.016秒。这种时间膨胀效应对卫星的定位会造成相当大的误差,必须要消除掉。此外,对于远离任何引力场的时钟,如果走一年之后,它会比地面时钟多出0.02秒。

如果想要使其他地方的时钟走得比地球上的时钟更慢,那么,这个地方的引力场必须要强于地球表面。例如,太阳具有巨大的质量,它的表面具有强大的引力场。如果这里的时钟走一年之后,它会比地球上的时钟少了66.38秒,即一分钟多一点。可以看到,这种效应仍然不明显。

事实上,想要实现“天上一小时地上七年”的极端情况,引力场就必须变得十分极端,宇宙中只有一种天体符合这样的要求,那就是黑洞。在越靠近黑洞事件视界的地方,时空曲率越大,相对于地球上的时间流逝速率也越慢。只要足够接近黑洞的表面,就可以出现“天上一小时地上七年”的情况。在《星际穿越》中,一颗行星非常靠近黑洞表面,并绕其运动,导致这颗行星上的时间流逝速率变得远远慢于地球。

谢邀。根据相对论,时间的流逝的速度并不是恒定的。比如引力场就可以使时空发生弯曲。地表和环绕地球的卫星的时间流逝速度就有微小的差别——这是地球的引力场造成的时空弯曲;质量更大、引力更强的天体——比如黑洞,会造成非常明显的时间膨胀效应,就是所谓“天上一小时地上七年”