引力为什么可以让时间变慢？今天终于弄明白了！

我们或许应透过广义相对论的镜头来解析——其核心观念在于，引力的实质乃是时空弯曲。

时空的这种弯曲是怎样的呢？

首先，我们需要指出，许多网上科普文章所使用的图像来描述引力造成的弯曲，实际上是误导性的。

真正的引力弯曲应该是这样的：

从上图我们可以明显看出，引力所造成的时空弯曲，本质上是时空密度的改变——在地球周遭，时空显得更为密集。若将天体置于运动之中，情况则如下图所示。

因此，引力其实是时空密度变化的结果——不仅是空间更为致密，时间同样变得更密集。我们可以用时空的网格来描绘这种密度变化。这些网格会随着引力而持续改变形态（不会断裂），并且围绕天体的重心发生扭曲。

那么，时间为何流逝得愈发缓慢？

在此，我提出两种解释途径（请注意，这仅是基于逻辑的推测，未经科学实验证实）：

从时空网格密度的视角来阐释

假设我们仅考虑一个只有地球的时空模型，以便简化讨论：

如前所述，在靠近地球之处，时空网格更为致密。我们可以假定一个物体（比如一个人）的尺寸不会因时空网格的密集而变化，相应地，物体所穿过的时空网格数量就增多了（因为网格更密集）。所以，在质量巨大的地球附近，穿过物体的时空网格数量较多——这意指通过的时间也相对较多。反之，远离地球的物体，由于其所在位置时空网格较为稀疏，通过的空间和时间的总量就较少。

因此，相较于靠近地球的物体，远离地球的物体以自身的尺寸来衡量时间和空间的流逝，实际上会显得较少。换言之，靠近地球的物体以自己所认定的速度匀速移动1秒钟（或1米），对远离地球的物体而言，实际需要超过1秒（或移动超过1米）才能完成。换个角度讲，地球附近的1米在远处实际上要长得多。因为整个时空的网格（也被称为“度规”）在质量附近变得更加密集了。

上图：对于位于引力场不同区域的人而言，尽管她感觉自身尺寸未变，但在不同密度的时空中运动时，感受到的时间流逝量是不同的，在密度较大的时空中进行同样的运动，所花费的时间相对较少。注意那个女孩脚下的波纹，光在不同密度的时空中传播速度不变，但波长会变化。时空愈稀疏，光波被拉得愈长。因此，光的红移或蓝移可以作为度量时空被拉长或压缩的指标。

这种“密集化”效应也是引力透镜（光线路径被向质心挤压）以及光的引力红移（光线逆着时空梯度传播）的原因——实际上，光是度量时空网格的理想工具，其运动轨迹正是沿着时空网格的线条。若遭遇黑洞，光亦会朝其内部移动，这意味着时空网格同样会延伸至黑洞内部（并且是无限延伸）。

从等效性的角度来阐述

爱因斯坦的“强等效原理”表明：重力与加速度在效果上难以区分，或者说，没有证据显示它们在效果上有所不同（这实际上是惯性质量与引力质量等效的推论）。因此，我们可将引力视作一种加速运动，这意味着时空正向物体的重心加速塌陷。这样一来，时间变慢的问题便容易解释了。

上图：引力质量与惯性质量“奇妙地”相等。实际上，这可被解读为时空正以重力加速度向内塌陷（黑洞不正是这种塌陷的极端例子吗？）。

我们再次以“孤独地球”的场景为例，以帮助理解：

根据强等效性原理，上述情况意味着靠近地球的物体加速度大于远离地球的物体，这两个物体间必然存在一个等效速度差，即它们间的时空距离在不断增加，于是一个等效的相对速度便产生了。利用狭义相对论的结论，若两个物体存在相对速度，它们之间便会存在时间流逝速度的差异，且该时间膨胀量与洛伦兹变换得出的差值相符。显然，靠近地球的物体所具有的等效相对速度大于远离地球的物体，因此，根据狭义相对论的等效性原理，远离地球的物体将观察到靠近地球的物体时间流逝得更为缓慢。

通过将广义相对论的结论转译到狭义相对论的框架中，利用默认的引力与加速度等效性，我们同样可以解释引力导致时间变慢的机制。

总结就是，我们先澄清了一个常见的对时空扭曲的误解，随后基于正确的理解，从两个角度阐述了引力如何导致时间流逝变慢的原理。