《俞快訊》淺談時間流逝

🔎廣義相對論
根據狹義相對論，高速運動的物體的時間會變慢，稱為時間膨脹▶️。
根據廣義相對論，重力場強的地方的時間也會變慢，稱為重力紅移。
以黑洞附近的時間思考。
假設你有一個發光的手錶⌚️，你拿著它靠近黑洞，
手錶發出一個光信號時，由於黑洞的重力，
光信號在傳播過程中會失去一些能量，頻率會降低，也就是紅移。

這意味著我看到你的手錶走得比正常慢一些。
如果你繼續靠近黑洞，效果會更明顯😮，
直到你到達黑洞的視界，那時你的手錶對我來說就停止了。
但是對於你自己來說，你的手錶並沒有變慢。

🔎生活運用：
GPS衛星既是高速運動的物體，又是處於重力場中的物體，
因此它們的原子鐘會受到兩種相對論效應的影響。
由於衛星運動速度很快🏃🏻，
它們的原子鐘每天會比地面上的原子鐘慢7微秒。
由於衛星離地面很遠，它們所受的重力比地面上小🌍，
它們的原子鐘每天會比地面上的原子鐘快45微秒。
兩種效應相抵消後↔️，
衛星原子鐘每天還是會比地面上的原子鐘快38微秒。
如果不考慮這些相對論效應，GPS就會失去精確度。
因為光速是每秒30萬公里，38微秒就相當於11.4公里。
這意味著如果不對衛星原子鐘進行修正，
GPS接收器測量出來的位置就會每天偏離11.4公里‼️

相對論已是實用工具了，
要是想要比別人更年輕一點，我們就飛到太空站去活一陣子囉。

—周俞自然科學團隊編撰—