南极的时钟会比赤道的快吗?这次爱因斯坦真的错了

1905年,伟大的爱因斯坦发表了五篇论文,这五篇论文足以获得四次诺贝尔奖,可是遗憾的是他只获得了一次,其中影响最大的当然是《论动体的电动力学》,这就是后来俗称的狭义相对论,这篇不但开启了科学的新时代,也让爱因斯坦笼罩了一层神圣的光辉。

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不过,在这篇论文中却有一个小小放瑕疵。

论文中,爱因斯坦指出:“……我们可以断定:在赤道上的摆轮钟 ,比起放在两极的一只在性能上完全一样的钟来,在别的条件都相同的情况下,它要走得慢些,不过所差的量非常之小。”爱因斯坦这么说的依据就是在高速运动下会出现钟慢尺缩相对论效应。

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众所周知,我们生活的美丽家园是一个球体,这就是地球,而地球在日夜不停地围绕着地轴自转,很显然,赤道上的自转速度是要大于南北两极的自转速度的,根据钟慢尺缩效应,赤道上的时钟肯定是要比南北两极的时间慢一些。

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可是这是错误的。

赤道自转的线速度大约是470m/s,南北极点的速度可以看做是零,依照洛伦兹变换计算的话,那么赤道的时间要比比南北极点慢0.0000000000012秒(不要数了,是12个0),换个说法吧,大约2.5万年才会慢一秒。

这个时间看起来非常小,对于日常使用的钟表来说,小到难以测量,可对于原子钟来这就不是什么大问题了,可测量的结果很让人失望,赤道的时间流逝并不比南北极点慢,几乎是完全相同的。

这是为什么呢?难道爱因斯坦错了?确实是爱因斯坦错了,但是相对论并没有错,因为爱因斯坦忽略了一点,那就是地球不是一个完美的球,而是一个椭球。

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既然是椭球,那么地心距离赤道和极点的距离就不会相同,赤道距离地心的距离比极点就大了大约21公里,这就是说赤道比南北两极要高了差不多3个珠穆朗玛峰,而根据广义相对论,在地球这样的大质量物体周围,由于引力的不同,时间的流逝也是不同的,受到的引力越大,时间的流逝也就越慢,赤道比极点高了三个珠穆朗玛峰,赤道受到的引力也就会小一点,这样的话,赤道的时间流逝也就会比南北极点的时间慢一点,这恰好抵消了赤道运动速度快带来的影响,因此赤道上的时间流逝和极点是完全相同的。再进一步说,在地球上时间流逝和纬度无关,只和高度有关。

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这仅仅是爱因斯坦放一个疏忽吗?当然不是,爱因斯坦怎么会不知道地球是一个椭球呢,这可是牛顿计算出来的,根本原因在于当时爱因斯坦也并不知道引力也会造成时间流逝变慢,这可是广义相对论的内容,广义相对论是后来爱因斯坦提出的,他自己也不知道呀。

这么看来的话,爱因斯坦只是输给了自己,也算不上丢人吧。

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页面更新:2024-04-03

标签:爱因斯坦   赤道   珠穆朗玛峰   椭球   南极   两极   引力   极点   时钟   地球   距离   时间

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