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先说答案:天上卫星的时间之所以会变快 , 是狭义相对论和广义相对论效应共同起作用的结果 。
按照狭义相对论的诠释 , 当速度达到亚光速 , 就会出现比较明显的时间膨胀效应 , 也就是速度越快 , 时间就越慢 。 卫星的速度比地球表面的速度快很多 , 虽然相比亚光速要慢很多 , 但不断积累下来还是比较明显的 。
而根据广义相对论 , 引力越大时间流逝速度就越慢 , 卫星上的引力比地面的引力更小 , 所以卫星上的时间比地面上的时间更快 。
【相对论:卫星上的时间变快了,为什么会变快,时间的本质是什么?】把速度效应和引力效应总合起来计算 , 最终的结论就是:卫星上的地面比地面时间要快 , 我们每天使用的卫星导航系统里 , 卫星上的时间要比地球表面时间每天快大约38微秒(一微秒等于百万分之一秒) 。
不要小看这38微秒 , 认为误差微不足道 , 但由于导航系统要求非常精确 , 随着误差的不断累积 , 误差就会越来越大 , 最终导航系统会彻底失效 , 甚至有可能把我们导航到月球上!
速度和引力为什么会影响时间的快慢呢?时间的本质又是什么呢?
简单讲 , 空间和时间是由物质及其运动产生的 , 而反过来空间和时间又是物质和运动的存在方式 。 运动变化是世界的基本特征 , 而时间是用来描述物体运动变化的 。
时间和空间是不可分割的有机整体 , 在科学家闵可夫斯基眼里 , 时间是一维的 , 是特殊的空间 , 与三维空间一起成为“四维时空” , 时间和空间不能分割 , 任何把时间和空间分开讨论的行为都没有意义 , 它们必须是一起的 。
同时 , 空间不能脱离物质而单独存在 , 空间其实也是物质的一种形式 , 由于时间和空间是一体的 , 时间当然也是一种物质 。
狭义相对论和广义相对论是建立在两大公设基础上提出来的 , 狭义相对论两个公设:光速不变原理和相对性原理 , 广义相对论两个公设:等效原理和相对性原理 。 只要这两个公设没有错(事实上 , 公设本身无所谓对错 , 因为公设就是公理 , 不需要证明) , 相对论就不会有错 。
相对论刚提出来时 , 大多数人包括科学界大佬都不认同这个颠覆性的理论 , 比如说洛伦兹 , 他曾经一度非常接近狭义相对论 , 但由于他不肯放弃绝对时空观 , 最终与相对论失之交臂 。
虽然狭义相对论中的主要数学工具是洛伦兹变换 , 但洛伦兹认为的尺缩效应并不是时空的尺缩(相对性) , 而是物体的物理变化 , 也就是说 , 洛伦兹仍旧认为时空是绝对不变的!
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