理解物理学中的时间膨胀效应
时间膨胀是指两个相对运动的物体（甚至只是重力场强度不同的物体）经历不同速度的时间流的现象。
相对速度时间膨胀
相对速度引起的时间膨胀源于狭义相对论。如果两个观察者，珍妮特和吉姆，朝相反的方向移动，当他们经过对方时，他们会注意到对方的手表比自己的手表走得慢。如果朱迪和珍妮特在同一个方向上以相同的速度跑步，他们的手表会以相同的速度滴答作响，而吉姆在相反的方向上，看到他们两人的手表滴答作响的速度都较慢。被观察者的时间似乎比观察者的时间过得慢。
引力时间膨胀
广义相对论中描述了由于距离引力质量不同而引起的时间膨胀。你离一个引力质量越近，你的时钟对一个离质量越远的观测者的滴答声就越慢。当一艘宇宙飞船接近一个质量极重的黑洞时，观测者会看到时间在缓慢地爬行。
对于绕行星运行的卫星来说，这两种形式的时间膨胀结合在一起。一方面，它们相对于地面观测者的相对速度减慢了卫星的运行时间。但距离地球越远，意味着卫星上的时间比地球表面上的时间要快。这些影响可能相互抵消，但也可能意味着较低的卫星相对于地面运行的时钟较慢，而较高轨道的卫星相对于地面运行的时钟较快。
时间膨胀示例
时间膨胀效应经常出现在科幻小说中，至少可以追溯到20世纪30年代。著名的孪生悖论（Twin Paradox）是最早也是最著名的以时间膨胀为特征的思维实验之一，它展示了时间膨胀在其最极端时的奇特效应。
当其中一个物体以接近光速的速度运动时，时间膨胀变得最明显，但它以更慢的速度表现出来。以下是我们知道时间膨胀实际发生的几种方法：
- 飞机上的时钟与地面上的时钟的滴答声不同。
- 把一个时钟放在山上（这样可以使它升高，但保持它相对于地面时钟的静止状态）会产生稍微不同的速率。
- 全球定位系统（GPS）必须针对时间膨胀进行调整。地面设备必须与卫星通信。为了工作，它们必须根据速度和重力影响进行编程，以补偿时间差。
- 某些不稳定的粒子在衰变之前存在很短的时间，但科学家可以观察到它们的持续时间更长，因为它们移动得如此之快，以至于时间膨胀意味着粒子在衰变之前“经历”的时间与在进行观察的静止实验室中经历的时间不同。
- 2014年，一个研究小组宣布了迄今为止对这种效应最精确的实验证实，正如《科学美国人》的一篇文章所述。他们用粒子加速器证实，移动的时钟的时间移动比静止的时钟慢。
- 发表于 2021-09-22 17:26
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- 分类：数学
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