如果您覺得我們星球的表面實際上比其內核更古老這件事聽起來不可能,那麼請準備好讓您大吃一驚,因為根據新的計算,地球內部實際上比外部年輕 2.5 年。
這怎麼可能?好吧,這一切都取決於重力對我們星球的影響,正如愛因斯坦廣義相對論所預測的那樣。
是的,無論我們走到哪裡,這個特殊的小方程式都顯示我們在重力場(也稱為我們的空間)中的位置調節著我們時間流逝的速度,自地球形成以來的45 億年裡,時間一直在移動核心中的速度比表面上的慢。
這是理論物理學家的事情理查費曼早在 20 世紀 60 年代就曾預測,據報道在一系列講座中指出,從理論上講,時空的曲率應該使地球中心和表面之間存在一兩天的年齡差距。
從那時起,這個「事實」被其他物理學家在許多論文中引用——甚至大學教科書- 但沒有人費心去調查費曼的估計是否真的正確。
來自丹麥奧胡斯大學的物理學家烏爾里克·烏格霍伊(Ulrik Uggerhøj) 登場了,他本人承認在之前的論文中引用了費曼著名的推測,然後才意識到還沒有任何研究能夠證實這些數字。
“人們應該始終保持謹慎,甚至要檢驗名人的建議,”他告訴雅各布·阿倫新科學家。“我必須承認,我陷入了不這樣做的陷阱。”
因此,Uggerhøj 招募了一個團隊,他們開始計算所謂的重力位能的表面和核心。
特定物體的引力位能計算為每單位質量的「功」量(或傳遞的能量),當該物體從空間中的一個位置移動到另一個位置時,重力將施加該功。換句話說,將某個物體從X移動到Y需要多少能量?
根據愛因斯坦的廣義相對論,物體的質量越大,時空結構因其存在而「扭曲」得越多,這會產生引力,有效地減慢物體附近的時間。
形象化這一點的一個簡單方法是考慮那些巨大的、彎曲的網格它們通常疊加在太空插圖上,以顯示宇宙的結構如何被其最巨大的居民拉伸變形——想想黑洞,甚至是我們自己的星球。
這表明如果您放置了地球中心的時鐘,它會比地表的時鐘慢一些,艾米麗·科諾弗 (Emily Conover) 為《科學新聞》解釋,因為核心比表面質量大得多,因此具有更大的引力位勢。
“由於從地心向上爬需要對抗重力,因此深海的時鐘相對於地面的時鐘來說會走得慢。”科諾弗說。
我們實際上在 GPS 衛星中看到了這種現象,這些衛星距離地球表面約 20,200 公里(12,550 英里)。因為它們距離地球重力場更遠,所以它們的時鐘比表面上的時鐘走得更快,因此它們發回的資料必須進行修正,以便一切都同步。
Uggerhøj 和他的團隊發現,自從我們的星球誕生以來,核心時間僅落後於表面時間幾分之一秒 -約 0.0000000003 秒- 這似乎可以忽略不計,但在地球 45 億年的壽命過程中,這一年齡差異已經累積到了 1.5 歲。
當考慮到核心和表面的密度差異時,該年齡差異被調整為 2.5 年。
有趣的是,烏格霍伊還沒準備好說費曼說核心比表面年輕一兩天是錯的,因為他實際上可能根本沒有這麼說。
「烏格霍伊說,目前尚不清楚費曼最初是否犯了這個錯誤,或者他的演講的轉錄是否以某種方式將『天』誤認為『年』,但他說,不把任何事情視為理所當然是值得的,”阿倫報道是的w 科學家。
現在,在你說什麼之前,我們仍然假設地球的核心可能比其表面更早形成,但由於重力對時間的影響,它的老化速度比其向外的對應物慢。
Uggerhøj 承認,除了根據廣義相對論方程式計算之外,我們無法透過實驗精確地測試這一點。
」但廣義相對論已經通過了迄今為止的所有測試,所以它看起來很可能是正確的,”阿倫說。 “據我們所知,由於該理論在整個宇宙中都適用,因此任何大質量物體都會發生同樣的效應。”
如果你想更清楚地了解重力對時間的影響,可以以太陽為例——該團隊計算出太陽的核心比其表面年輕約 40,000 年。
費曼。他確實是理論物理學的禮物那隻是繼續給予。
該研究已發表在歐洲物理學雜誌。