天文在线|时间膨胀：为什么重力能够使时间变慢？( 二 ) 1905年的春天

【天文在线|时间膨胀：为什么重力能够使时间变慢？】根据广义相对论，物质可以拉伸或者压缩时空，因此物体并不是被某种神秘的力量拉向地球，而是因为弯曲的空间。这里可以参照一下斜坡，时空的曲度使物体加速下落，即便是各个点的速率不同。越趋于地表，重力就越大，时空的曲度也要比侧面边缘大。

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时空因大质量物质而弯曲，我们将其类比蹦床。虽然严格意义上来讲，这样的类比不够科学严谨，但这是最简单的解释方式。
越接近地表，时空的曲度就越大，引力也会越强，那么一个做自由落体运动的物体在地表某一点B的速度，要比在高空某一点A的速度快。根据狭义相对论，下落的速度越快，时间流逝的就越慢，所以经过点B的时间相对于经过点A的时间要慢一些。
时间是什么呢？
什么又是准确的时间呢？答案是，没有准确的时间。爱因斯坦认为没有绝对的时间,时间是相对的，而且取决于它所受支配的力量体系，即参考系。在你自己的参考框架里所流淌的时间叫做本征时间。假设运动定律对所有观察者是相同的，忽略其运动，那么时间就会变慢，此时你的运动速度越快，相对于其他观察者你的时间会流逝得更慢。电影《星际穿越》中就有这样一幕，主人公降落在一个遥远的星球上后，安妮·海瑟薇对马修·麦康纳说：“这里的一小时相当于地球上的七年。 ”

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时间是什么？
让我们再次回想一下爱因斯坦在电车上进行的思想实验。是慢时钟的出现限制了我们的思维发展，还是时间真的会变慢？如果时间会变慢，这又意味着什么？时间的变化无常让我们不禁发问——时间，它究竟是什么？这一问题不仅使哲学系学生无比懊恼，在兄弟会派对上频频讨论，从远古时期起，时间这一概念就困扰着自然哲学家和物理学家。
时间最初的功能是按顺序记录事件。 400年前，人们认为恒星围绕地球转，而不是地球围绕恒星转，并以此来规定时间,尽管这个结论不正确， “时间”依旧安然前进着。日复一日，四季轮回，当这一切如你所推断的那样重复着，交替着，你便有了计时机制。

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远古时钟（图片来自：TeePhoto/Shutterstock）
伽利略通过大自然周而复始的规律来计算运动规律，他认为不参考时间是无法描述运动的。然而这里的时间也不是绝对的。甚至是牛顿在构思他的运动定律时，也对时间的概念做了补充说明，两个时钟的转动不是绝对的、独立的，而是同步进行的。我们建造高度精密与精确的原子钟正是为了同步时间。
我们将时间的概念建立在同步性的基础上，又或者说是两个事件之间重要的巧合性。比如说，火车到站和钟表指针排成直线这两件事同时发生。爱因斯坦认为这样的巧合一定是在观察者运动的影响下发生的，如果站台上和火车里的观察者不能在同步性上达成一致，那他们在时间流动的的问题上也不能达成一致。
让我们通过一个最简单的计时装置来理解运动对时间的影响。一粒光子在两面镜子之间来回反射，反射一次记为一秒，这样就组成了一个计时器。现在将两个这样的计时器一个放在点A一个放在点B（上文中已提到），并测量自由下落的物体经过这两个计时器时所用的时间。但是问题来了，两个计时器的计时机制相同，而自由下落的物体有自己的参考系，这能测量到什么呢？