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⚡ Gravitational Time Dilation 計算機

專業免費的 Gravitational Time Dilation 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
0.9999999993 在半徑 r 處經過的秒數
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

什麼是重力時間膨脹?

根據愛因斯坦的廣義相對論,重力場越強,時鐘走得越慢。深陷在大質量天體重力井中的時鐘,會比遠方一個一模一樣的時鐘走得慢。本計算器採用史瓦西解來量化這個效應:只要輸入天體質量、你與天體中心的距離,以及遠方觀測者經過的時間,就能算出靠近質量處所經歷的固有時間。

如何使用

請輸入三個數值:產生重力的天體質量(以公斤為單位)、與天體中心的徑向距離 r(以公尺為單位),以及遠方經過的時間(以秒為單位)。工具會輸出固有時間 t_0、無量綱的膨脹因子,以及兩個時鐘之間的差異。輸入時可使用科學記號,例如 5.972e24。

公式解析

核心方程式為

t_0 = Time far \sqrt{1 - ((2G Mass) ÷ (Radius c^{2}))}
其中 G = 6.67430×10^{-11}\ N·m^2/kg^2,c = 299,792,458\ m/s。其中 ((2GM) ÷ (c^2)) 即為史瓦西半徑。當 r 趨近史瓦西半徑時,平方根內的項會趨近於零,對遠方觀測者而言時間幾乎停止——這正標示出黑洞的事件視界。

範例計算

以地球為例(M = 5.972×10^{24}\ kg),在地表(r = 6,371,000\ m)時,((2GM) ÷ (rc^2)) ≈ 1.39×10^{-9}。膨脹因子約為 0.9999999993,因此遠方每經過 1 秒,地表時鐘大約只記錄 0.9999999993 秒——每秒約相差 7×10^{-10} 秒,一年累積下來可達數十微秒。這也正是 GPS 衛星必須校正相對論效應的原因。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

在重力場中,時鐘走得比較快還是比較慢?
比較慢。越深入重力井,相對於遠方的時鐘走得越慢。
如果 \(r\) 小於史瓦西半徑會怎樣?
此時平方根內的項會變成負值;計算器會把膨脹因子限制為 0,因為一旦進入事件視界內部,標準的外部公式便不再適用。
這屬於狹義還是廣義相對論?
這是重力(廣義相對論)造成的時間膨脹,與速度造成的狹義相對論時間膨脹是不同的兩回事。