引力時間膨脹

引力時間膨脹是指在宇宙有不同勢能的區域會導致時間以不同的速率度過的現象，引力導致的時空扭曲率越大，時間就過得越慢。愛因斯坦最初在自己的相對論中預測出這種現象，並其後由各種廣義相對論實驗中被證實。

其中一種證實方法就是把兩個原子鐘放在不同的高度（因此來自地球的引力效應會有差別），它們在一段時間後所測到的時間會有些許差別。其差別極小極小，甚至要用到納秒來作單位。

引力時間膨脹首次由愛因斯坦於1907年提出，並是狹義相對論中參照對象的加速前進所導致的結果。在廣義相對論中，它被視為是時空度規張量描述的在不同地點的原時的差。龐德-雷布卡實驗首次直接證實了這種現象的存在。

基本介紹

• 中文名：引力時間膨脹
• 外文名：Gravitational time dilation
• 別稱：引力使時間變慢
• 表達式：t=T√1-2GM/rc^2
• 提出者：愛因斯坦
• 提出時間：1915
• 套用學科：物理學，天文學
• 適用領域範圍：廣義相對論

定義

引力時間膨脹會從大型天體引力場中加速的參考坐標或等效原理里明確地表現出來。更簡單的來說，遠離大型天體（就是儲有更高勢能）的鐘錶會走得更快，而接近大型天體的（儲有較低勢能）的便會走得更慢。

所有加速參考坐標都會表現出這種效應，如高速賽車或太空太空梭。旋轉的物體如旋轉木馬和摩天輪等的引力時間膨脹，則是自旋產生的。

根據套用了等效原理的廣義相對論表明，所有加速的參考坐標都會產生一個引力場。根據廣義相對論，慣性質量和引力質量都是同等的。並非所有引力場都是“彎形的”或是“圓形的”，其實例如賽車或太空太空梭情況中，引力場是“平坦的”。所有重力加速度都會形成引力時間膨脹。

實驗證實

引力時間膨脹已經以飛機上的原子鐘實驗測量出。對於在地上的鐘來說，飛機上的稍微快一點。這個效應的有效程度是，連全球定位系統也要為人造衛星上的鐘調準時間，這樣進一步地證實了這種效應。

龐德-雷布卡實驗、白矮星天狼星B光譜的觀測以及地球和火星登入船維京1號之間的信號傳遞實驗都能證明這種效應的存在。

典型例子：黑洞具有強引力，在藍貓淘氣三千問太空歷險記中，進入過黑洞的奧茨瑪公主啦啦成長速度明顯比其父親衰老速度慢得多（這也有其他時間裡高速運動時狹義相對論的作用），說明強引力場中時間流失速度很慢，並嚴格遵循愛因斯坦的方程：。