宇宙中有時間靜止的地方嗎？黑洞中心的時間是絕對靜止的嗎？

2020-10-18 星辰大海種花家

空間的絕對參考系大家都可以理解，畢竟從相對論將牛頓拉下神壇之後，絕對參考系就不復存在了！相對論告訴我們，無論時間還是空間都是相對的，沒有絕對的參考系，更沒有完全一致的時間！但廣義相對論又告訴我們，黑洞中時間靜止，那麼問題就來了，宇宙中到底有沒有時間絕對靜止的地方？

時空的認識歷程

地心說的絕對參考系是地球，因為天上的所有行星都圍著地球轉，這和我們看到的現象是一致的，所以從古希臘時代到十五世紀初期為止，大家都深信不疑，即使阿里斯塔克斯的日心說思維火花仍然被淹沒在了歷史的滾滾洪流中。

而古希臘俄耳甫斯教認為宇宙之初一片混沌，時間的出現伴隨了運動，而運動能將混沌區分並且逐漸演化成今天這世界，所以時間成為主宰宇宙演化的第一因素。古希臘人對時間的認識頗為深刻，至少他們認為時間和運動是不可分割的，也是宇宙演化不可分割的一部分。

  • 牛頓的絕對時空觀

牛頓萬有引力和三大運動體系下的成就是斐然的，但在時間的認識上仍然有非常大的局限，他在《自然哲學的數學原理》中表達了他的絕對時空觀，他認為時間和空間是分離的，時間和空間之間沒有相互關係，兩者獨立，無論空間是否存在，時間都是單獨流逝的！

他認為宇宙中存在絕對參考系以太的存在，而且光和引力都通過它來傳遞，天體在平坦的時空中運行，日復一日，年復一年，在宇宙的任何一個角落，時間都保持一致！無論空間與否，時間都隨之流逝！

牛頓的時空觀比較符合我們日常理解，而且對於日常，這個時空觀並無多少影響，甚至所有對於運動的觀測還相當符合實際，所以經典力學時代歷經300年不衰，這是有紮實基礎的。

  • 愛因斯坦相對論時空觀

在愛因斯坦之前，勒維耶已經發現了水星那奇怪的運動方式，觀測總是和計算存在差異，儘管一百年才差38『』，但勒維耶並沒放棄，反而認為這是水內行星祝融星在幹擾水星，假如真的存在祝融星那麼這個問題會進入惡性循環，因為幹擾水星運行軌道的不是其他新娘高興那個的引力，而是太陽彎曲了周圍的空間，而水星軌道特別橢圓，它所經過的區域彎曲時空不一樣，所以導致了進動被大幅度放大。

另一標誌性事件則是以太漂移的零結果，這也許是狹義相對論的催生針，因為直接導致了洛侖茲和龐加萊為之解釋，但他們最終也未能拋棄絕對參考系以太。

愛因斯坦在拋棄以太論後以光速不變和狹義相對性原理推出了狹義相對論，根據洛侖茲變換可以推導出光速運動中的物體時間是靜止的，宇宙中沒有能達到光速的物體，除了光子！

因此在第一個時間靜止的物體誕生了！

狹義相對論十年後，愛因斯坦推出了廣義相對論，同年史瓦西就從中解出了一個特殊解，即：史瓦西度規，定義了天體在坍縮到某個尺寸以下時將無可避免的坍縮為黑洞，比如：

  • 地球的史瓦西半徑是9MM，即當地球坍縮到9MM時就剎不住車了，將直接成為黑洞。

  • 太陽的史瓦希半徑大約是2.9千米，但太陽無法自然坍縮成黑洞，因為至少要3.2倍太陽質量（奧本海默極限）

廣相認為時空是不可分割的一個整體，質量會對周圍的時空造成影響，正如惠勒所言「質量告訴時空如何彎曲，時空告訴質量如何運動」，黑洞視界內光速都無法逃逸，因此在視界之內時間是停滯的，和光速運動中的時間停滯一樣，兩者等效！

第二個時間靜止的物體出現了！

光子和黑洞的時間是絕對靜止的嗎？

從上文來所述來理解，似乎沒有錯，我們可以用鍾慢效應推導出光速運動體系下時間是靜止的，而在黑洞的視界內也可以推導出世間靜止。

鍾慢效應公式

引力場中時間轉換公式

有興趣的朋友可以算算，當地球變成9mm半徑時，在小於9MM的位置時間交換比是多大，如果各位計算準確的話，應該能算出和光速飛船內部一樣的結果！

  • 問題來了，在黑洞內或者光速飛船內的乘客會肚子餓嗎？

如果只是假設不去考慮達不到光速或者黑洞撕裂人體這種問題的話，那麼答案是肯定的，一樣會肚子餓，這個區域只是在外界觀測者看來時間停止而已！但內部有其和普通時空一樣的時間流逝方式，簡單的說如果未來真的有一艘光速飛船打算出發遨遊宇宙，那麼你最好幫他們準備好補給。

當然如果某人打算去黑洞呆上一陣子，那麼請務比照準備，因為我們的時間體系不再和光速飛船和黑洞內部一致，我們無法計算出黑洞內部流逝了多少時間，也不知道光速飛船時間幾何，不可預測事件會發生哦。

  • 對於外部觀測者，他們的時間靜止了嗎？

對於光子來說，似乎是，但它會被引力場所左右，一顆光子會在引力場中被紅移，能量下降，當然能量依然守恆，它不過消耗在了引力梯度空間中而已，甚至它可能在引力場中被束縛住一身，或者被吞噬。從這個角度來看，如果有一片無限的空間，光子的時間體系可以一直都是零。

黑洞呢？曾經認為黑洞是一個一毛不拔的天體，但霍金輻射的發現打破了這個觀點，根據霍金輻射的計算：

恆星型黑洞大約可以存在：10^66年

超大型黑洞大約可以存在：10^90年

黑洞的時間是絕對靜止的嗎？看起來未必，它仍然受到了外界時間體系的影響，只是非常小而已，但終歸是一個有限的時間，因此對於絕對靜止的時間來說，黑洞在嚴格意義上來看並不是！

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    達到光速，時間就靜止，到底是什麼意思？ 其實相對論中並沒有達到光速時間就靜止的理論，它只是狹義相對論中的一個推論！1905年愛因斯坦發表狹義相對論時有兩個基本假設： 1、狹義相對性原理：在不同的參考系中，一切物理定律都相同 2、光速不變原理：真空中光速在不同參考系中都相同，與光源以及觀測者的相對運動沒有關係。 很多朋友往往都會有這樣的推測，誰說外星人的物理定律就和我們一樣呢？
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