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地心比地表年輕兩歲半

來源:奧數網 文章作者:@佚名 2016-10-13 20:12:02

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  人們腳下的地球深處藏著一個令人吃驚的秘密。通過相對論描述的引力效應,物理學家計算得出地心比地表年輕兩歲半。

  根據愛因斯坦的相對論,人們在引力場中的位置改變其所經歷的時間流逝的速率。這一觀點已經過嚴格檢測,并對GPS衛星具有影響。但是這里所涉及的時間差異不是一分一秒也不是幾年。

  丹麥奧胡斯大學的Ulrik Uggerhj和同事對物理學家理查德·費曼上世紀60年代的觀點進行重新分析后意識到,這種引力效應對于地球產生了更大的影響。費曼曾在一系列講座中認為,地心和地表的年齡差距不過一兩天,這一說法經常被包括Uggerhj在內的很多物理學家重復及引用。

  但是當Uggerhj近日決定在研究生教科書中加入這一軼事時,他開始坐下來對相關數據進行研究。相關計算包括弄清楚地心和地表之間潛在的引力差異。

  將這一差異代入相對論公式后,產生的時間膨脹因子在3 ×10-10左右,即每秒地心經過的時間比地表慢這樣長的時間。但是由于地球已經存在了40億年左右,時間膨脹的累積效應加起來會達到1.5年的差異。

  這些算式的前提假設是地球密度統一,但事實上并非如此,地心的密度比地幔更大。利用更加真實的地球密度模型,該團隊研究兩者時差在2.5年左右。

  “當然,我們不可能通過實驗確定這一數據。”Uggerhj說。但是廣義相對論目前為止已經經歷了所有考驗,因此這樣的計算結果很可能是正確的。因此,這一理論在宇宙中普遍適應,同樣的計算方式適用于任何質量的天體。該團隊計算得出,太陽的中心比其表面大約年輕4萬年。

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