2021年7月3日

等效原理-重力影響時間、反重力、人造重力

我真的沒想到,這麼多事情可以用等效原理來解釋,而且原來質量有分成重力質量和慣性質量兩種,都是我未曾聽過的說法,可是這卻和之前我學過的物理息息相關,像是自由落體居然可以用這來解釋,還是令人百般疑惑的「重力要怎麼影響時間?」還有「人有可能違抗重力嗎?」,才發現我以前居然不知道這麼有用的解釋方法,真是相見恨晚呀!
重力影響時間這件事,我也是小時候看宇宙的書就知道了,雖然還有另一個方式就是用光速行進也可以影響時間,不過這不在我們今天的討論範圍之內。老師舉的例子非常日常也讓我很驚訝,原來住在1樓跟住在10樓的時間流逝就已經有差了!就更不用說重力差距更大的地方了。原來重力影響時間這件事和我們的距離這麼近!不過當然,因為重力差距不大,所以時間的差距當然也不大。但是如果重力差距更大的話 (例如說另一顆星球),對時間的影響更為顯著,像是地球的7年只是某星的1小時,但這也不禁讓我思考,如果真的要在某星只花一小時拿到博士學位,但在地球花了7年攻讀博士,這對自己而言還不是花了7年?身體也確實老了7年 (都夠全身的細胞全部汰換了),那這麼做還有什麼意義呢?

等效原理也可以拿來反駁人類可以反重力一事,證明的方法也是讓我完全被說服了。我以前根本不知道要怎麼證明重力必定存在,但從等效原理就能有效說明此現象:把重力場視為正在加速度的空間,例如說正在宇宙中加速前進的太空船好了,這樣浮在空中的物體必定會撞到地板 (或是說地板因為前進而撞到它比較恰當),所以同理可證,有重力場的地方物體終究會墜向地板,除非施加外力,否則撞上地板是不可能避免的。知道這件事一來是覺得很新奇,因為沒想到可以有這種說法;另一方面又覺得很沮喪,因為這代表著反重力是不可能的。另外,人工無法憑空創造出重力,我小時候經常都幻想人類可以製造出機器,人為地產生重力,但上了物理課後就戳破了我的幻想,果然人類還是只能靠離心力模擬出重力,而不能創造出真正的重力 (這關係到太空船的形狀是不是一定要作成環狀的)。知道事情的真相,難免會有種無力感,覺得人類不管做什麼,終究無法違逆物理定律,但最後老師還是給了一絲希望:說不定人類只是對重力的瞭解還不夠透徹,物理學中還有很多我們不知道的事呢!說不定人類有朝一日真的可以發現重力的其他面向!


 (註:本文是我大學從日常到科幻的有趣物理學的作業)
原(作)文(業)撰寫日期:2020年6月7~8日

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