重力为什麽会影响时间？在黑洞里时间会停止吗？ 台湾大学物理系暨天文物理所副教授吴俊辉回答： 我们常说这个表不准，或是那个钟不准，表示在我们的现实生活中，时间有 一个绝对的参考标准，这个标准通常可以用原子钟来规范。在传统的物理中，时 间的快慢也只有一个标准，和重力的大小扯不上关系，然而在爱因斯坦於20世纪 初提出「相对论」後，一切都改观了。 广义相对论的主要内涵可以用「爱因斯坦方程式」来表述，就像牛顿第二运 动定律可以用F＝ma来表述一样。牛顿的式子中，用等号（＝）连结了「力」（F） 和「加速度」（a）这两个物理观念，然而爱因斯坦方程式则是用等号连结了「时 空的结构」和「空间中能量的分布」两个物理观念，也就是： 时空的结构＝空间中能量的分布 爱因斯坦把传统物理中的「重力」概念解释成一种「时空结构扭曲」的自然 现象，而这个扭曲程度的大小（也就是重力表现的大小；即上式的左手边），则 由空间中能量「不均匀」分布的程度（即上式的右手边）来决定。能量越是不均 匀分布，则时空结构就越扭曲，其所表现出来的重力现象也就越大，同时这个 「时、空」扭曲也会让时间的流逝变慢。所以用物理的因果逻辑来解释，严格而 言并不能说是「重力影响了时间流逝的快慢」，而是说「空间中由於能量的不均 匀分布（例如脚下的地球就是极大质量聚集在一起的表徵），造成了时空结构的 扭曲，而这个扭曲所表现出来的，一个是重力的产生（例如地球的重力），另一 个则是时间流逝的变慢」。时空扭曲越厉害的地方，不但表现出来的重力越大， 其时间的流逝也越慢！ 了解这点以後，我们就可以用上面的式子来解释黑洞。黑洞其实就是能量分 布极度不均匀（集中在其中心）所造成的一个物理现象，根据上式，它会造成时 空结构的极度扭曲，让其附近的光的路径都扭曲指向黑洞的中心，致使光子无论 如何都无法逃离，而形成「黑」洞。如之前所说，这个时空扭曲也会让时间的流 逝变慢，然而这所谓的「变慢」，是对极远处一个不受重力的观测者而言。 试想，站在一个离黑洞很远的地方观察一艘太空船驶入黑洞中，观测者会看 到太空船在接近黑洞边缘（称为事件视界）的同时，其中的太空人动作会无止尽 地慢下来，太空船内所挂的钟也会无止尽地慢下来而趋完全静止，那是因为太空 船受到极大的时空扭曲，致使它的时间流逝比身处无时空扭曲之观测者的时间为 慢。如果太空船到达黑洞边缘的话，则观测者会看到它的时间完全静止。反观就 太空船里的人而言，在太空船渐渐接近黑洞时，他会发现外面远处的观测者动作 渐渐变快，就像是录影带影片的快转播放一般。因此太空人并不自觉时间变慢， 而是远处的观察者看到他的时间变慢。所以这个太空人如果自觉花了一星期绕行 黑洞外围一圈，而且很幸运地没被它吞噬，那麽等他再回到远处的观测者处时， 有可能会发现观测者所在地的时间实际上已经过了一亿年！ 总而言之，当我们感受到有越「大」重力存在的地方，表示该处的时空结构 扭曲就越厉害，其时间也就过得越「慢」。举一反三，十层楼房中的一楼，与地 心的距离比顶楼近，所以重力较大，因此时间也就过得比顶楼慢。所以你如果要 活得比别人久，记得要住一楼不要住顶楼，因为一楼的时间过得比较慢！至於一 辈子住下来可以多活多久，依据爱因斯坦的广义相对论来推估，你可以多活一微 秒！ 【本文转载自科学人2007年6月号】 -- 大弦嘈嘈如急雨，小弦切切如私语。 嘈嘈切切错杂弹，大珠小珠落玉盘。 间关莺语花底滑，幽咽泉流水下滩。 水泉冷涩弦凝绝，凝绝不通声渐歇。 别有幽愁暗恨生，此时无声胜有声。 银瓶乍破水浆迸，铁骑突出刀枪鸣。 曲终收拨当心画，四弦一声如裂帛。 东船西舫悄无言，唯见江心秋月白。 --

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