利用“狭义相对论”效应,能不能看到对方的时间变快? 时间简史中提到“双生子佯谬”。我想知道,他们相对速度相同,都...

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-16

运动物体的时间会变慢。不少朋友问:时间能否变快呢?其实这个问题答案很简单:可以变快。因为时间的流逝速度是要进行比较才有意义,比如你说一句话:小明的时间流逝的速度很慢,这句话本身没有意义,因为你得指明至少一个比较对象,所以这句话改为:小明的时间流逝速度比我慢,这就没毛病了。记住狭义相对论的核心:时间、长度、速度、质量这四个物理量都要选择参考系才有意义。


当你发现运动物体的时间会变慢,其实也就意味着,运动物体看你时间也慢了,因为对于运动的物体来说,他可以认为他自己是静止的,是你在运动。大家都觉得对方慢了,到底谁更慢?这也就是所谓的“双生子佯谬”。


既然大家看对方时间都慢,岂不是说明你永远看不到对方时间变快的效果?其实不是的,有一种情况你可以看到对方的速度变快,首先还是摆出洛伦兹变换的“时间变换公式”:


其中再说明下洛伦兹变换的背景知识:t'是运动参考系下某事件发生的时间,等式右边参数全是静止参考系下测得的物理量,其中v是两个参考系的相对速度(t=t'=0时两个参考系的原点重合),x是在静止参考系下事件发生的位置,t是在静止参考系下事件发生的时间,c是光速。(如果您看了之前几期的文章,这个背景知识其实就不需要我解释了),再次强调下,洛伦兹变换是用来算坐标的,也就是算不同参考系下的长、宽、高、时间,这四个物理量。


假设有三个人A、B和C,A和B在同一位置,C在遥远的星系,A和C的距离是x(那么B和C距离也是x),现在A不动,B往遥远星系以速度1/2c运动,请问B看A的时间会如何,B看C的时间会如何?如果您已经看了之前的文章,你应该可以回答出来,B看A和C的时间都会变慢。(当然A和C去看B,也会觉得B时间变得很慢)


但是,这是你速度没有突变的情况下,也就是你是一直都保持速度1/2c的情况下突然经过A,然后朝向遥远星系运动,取你经过A那一个时刻瞬间,那么B看A和C时间都会慢,至于慢多少,可用之前的时间膨胀公式算出来!


如果情况变了下,B不是一直以1/2c速度经过A,而是和A同时静止,然后突然朝向C方向加速到1/2c,这就不一样了,因为加速过程B的速度是一直在变,也就意味着B惯性系在连续的切换。假设这个加速过程花费时间很短,那么B在加速过程会看到A的时间变慢,等B速度等于1/2c速度再无变化时,B看A的时间还是变慢的,也就是B在加速阶段和匀速阶段都会看到A时间变慢。


但是B在加速过程看遥远星系的C会发现,C那边就好像是快进播放电影一样,C的时间流逝速度非常快,快的让你瞠目结舌。等到B的速度等于1/2c不变时,B会看到C的速度又变慢了。



能,狭义相对论解决了由观测值得到对方自己的测量值的换算关系。这就是狭义相对论的意义所在。由于相对速度高造成的观测值的变化是非常正常的事,只是我们平时接触的高速运动物体太少,所以没有形成观念。其实就像我们看远处的人会变小一样正常。你看他小他看你也一样变小,而你看他多大是你的事,和他没关系。看高速运动的物体上的时间变快,长度变长,所以说他的时间变慢了,尺子变短了,那只是相对你的观测值而言的,你的观测值对它没任何影响。

移动物体的时间会变慢。许多朋友问:时间可以变得更快吗?实际上,这个问题的答案非常简单:可以更快。因为时间流逝的速度仅对比较有意义。例如,如果您说:小明的时间流逝很慢,那么这句话本身就没有意义,因为您必须指定至少一个比较对象,因此该句子更改为:小明的时间流逝比我的慢,因此没有任何东西错了。请记住相对论这一特殊理论的核心:时间,长度,速度和质量这四个物理量必须选择一个有意义的参考系。

狭义相对论的钟慢效应是说当你运动速度变快了的时候,你的参考系所在的时间流逝就会越慢,而且随着你的运动速度越快,时间流逝就越慢。
狭义相对论的核心:时间、长度、速度、质量这四个物理量都要选择参考系才有意义。

狭义相对论说速度达到光速,时间静止,发生时间膨胀效应,膨胀的是什么?~

时间膨胀效应,就是时间会变慢,也就是时间的流逝速度会变慢,而我们的时钟记录的,其实并不是时间的流逝速度,而是在时间流逝速度下——累积经历了多少时间。于是,时间变慢,最终就会让积累的时间变少——也就是时钟的记录信息减少,即钟慢效应。而在狭义与广义相对论中,已经明确给出了,可以产生时间膨胀效应的原因和路径,并且都经过了实验的证实。接下来,我们就会从这两个不同的理论视角,去分别解读——时间膨胀的现象和背后的原理。狭义相对论中的时间膨胀


狭义相对论指出,在惯性系中(匀速运动),速度越快时间越慢。通俗的来说,就是如果我们测量一只,匀速运动的时钟——向着我们远离或靠近都可以,就会发现运动时钟的时间变慢了,而如果我们以同样的速度和运动的时钟一起运动——产生相对静止,那么此时运动时钟的时间就不会变慢。


这里有两点需要注意:
第一,就是运动速度需要抵达光速的十之一(10%),时间膨胀效应才会比较明显,即时钟计时变慢的比较明显。(目前人类火箭的速度是光速的0.0054%)



第二,就是运动的时钟并不是“普通时钟”,而是“放射性衰变时钟”,因为放射性物质包含着一个完全确定的时间标尺——就是它的半衰期。钟慢效应可以产生时间膨胀效应的原因和路径

双生子佯谬 twin paradox

狭义相对论中关于时间延缓的一个似是而非的疑难。按照狭义相对论,运动的时钟走得较慢是时间的性质,一切与时间有关的过程都因运动而变慢,变慢的效应是相对的。于是有人设想一次假想的宇宙航行,双生子甲乘高速飞船到远方宇宙空间去旅行,双生子乙则留在地球上,经过若干年飞船返回地球。按地球上的乙看来,甲处于运动之中,甲的生命过程进行得缓慢,则甲比乙年轻;而按飞船上的甲看来,乙是运动的,则乙比较年轻。重返相遇的比较,结果应该是唯一的,似乎狭义相对论遇到无法克服的难题。

事实上双生子佯谬并不存在。狭义相对论是关于惯性系之间的时空理论。甲和乙所处的参考系并不都是惯性系,乙是近似的惯性系,乙推论甲比较年轻是正确的;而甲是非惯性系,狭义相对论不适用,甲不能推论乙比较年轻。其实根据广义相对论,或者甚至勿须用广义相对论,设想一个甲相对乙作变速运动的特殊过程:很快加速-匀速-很快减速然后反向很快加速-匀速-很快减速,按照狭义相对论,仔细考虑其中的时间延缓和同时性的相对性,可以得出无论从甲或乙分析,结论是相同的,都是飞船上的甲要比乙更年轻。1966年用μ子作了一个类似于双生子旅游的实验,让μ子沿一直径为14米的圆环运动再回到出发点,实验结果表明运动的μ子的确比静止的μ子寿命更长。


#宰依彪# 关于狭义相对论的问题
(13741807811): 第一个问题,由于时间是相对的,所以A和C观测到B的时间变慢,B观测到A和C的时间变慢,而A和C的时间一致,这并没有什么矛盾.这里的时间是对不同惯性系取的,不具有可比性,不能直接拿来比较,否则就会得出由于“A和C观测到B的...

#宰依彪# 关于狭义相对论的一些问题 -
(13741807811): 不可能,这个一定是你理解错误.钟慢效应与运动方向无关,不管远离还是靠近都是变慢.或者这本科普作者不懂相对论.至于双生子佯谬.两个惯性系的钟慢效果是相互的.也就是运动过程中A发现B慢了,B发现A慢了.这个过程两人是无法...

#宰依彪# 时间简史中提到“双生子佯谬”.我想知道,他们相对速度相同,都看到对方时间变慢,为什麽旅行的那个年轻 -
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#宰依彪# 关于狭义相对论的一些问题我对相对论一窍不通 相对论中有钟慢效应和尺缩效应 但是我又看到说时间是变快还是变慢与物体远离观察者还是靠近有关《汤普... - 作业帮
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#宰依彪# 关于相对论所说高速导致时间变慢的疑惑 -
(13741807811): 双生子佯谬,由于参考系的平权导致双方都认为对方比自己小的结论,但两个参考系不对称,从原则上讲,地可以是一个惯性参考系,天却不能,否则他将一去不复返,两个人永别了,谁也没有机会看到对方的年龄,“天”之所以能返回,必有...

#宰依彪# 爱因斯坦的狭义相对论超越光的速度真的能穿越? -
(13741807811): 一,超越光后,你前进比他快,可以说你的时间比光快,比别人快,也可以说是一个光粒子速度比别的光速度慢的话,那个光就穿越了时间.二,你穿越的时空应是你穿越时间后的时间

#宰依彪# 通俗易懂的解释相对论 -
(13741807811): 爱因斯坦说过,假如你和一位美女坐在一起,就会感觉时间过得很快,但如果是和一位丑女坐在一起,就会觉得时间慢得难耐,这就是相对论.物体的运动是相对的,取决于你所取的参考系.相对运动的各个参考系中的时间的度量和长度度量是...

#宰依彪# 关于相对论的疑问浅谈 -
(13741807811): 狭义相对论指出运动会导致时间相对变慢,广义相对论指出引力会导致时间绝对变慢.卫星是同时存在这两个效应的.相对地球上的人卫星是运动的,所以时间相对变慢.但地面引力大地面时间绝对变慢,也就是对于地面的人卫星高度是时间变快的.这两个效果综合起来时间还是变慢的,因为引力导致的时间变快几乎可以忽略,一般只需要考虑狭义相对论运动导致的时间变慢.