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雙生子佯謬,介紹一下雙生子佯謬

來(lái)源:整理 時(shí)間:2023-03-13 15:24:56 編輯:好學(xué)習(xí) 手機(jī)版

1,介紹一下雙生子佯謬

比知有一對(duì)雙胞胎,哥哥和弟弟都是20歲,哥哥坐在以光速運(yùn)動(dòng)的飛船上,在宇宙中飛一年,回來(lái)你會(huì)發(fā)弟弟己經(jīng)80歲了,而哥哥才21歲。

介紹一下雙生子佯謬

2,關(guān)于雙生子佯謬

好吧,這是慣性系與非慣性系的問(wèn)題,簡(jiǎn)而言之,從飛船上觀察,它要轉(zhuǎn)向時(shí)的減速和加速加速度非常大,此時(shí)飛船上的時(shí)間流逝的快,這個(gè)效應(yīng)超過(guò)了中間勻速飛行時(shí)地球時(shí)間流逝快的效應(yīng)
雙生子佯謬不是說(shuō)火箭的速度改變而發(fā)生年齡的改變 首先必須假設(shè)b做的火箭一直做慣性運(yùn)動(dòng),才能在慣性系中用洛倫茨變換得出其t的變小比例 如果b是從地球上坐火箭出去,(中間這段時(shí)間必須以極大的速度運(yùn)動(dòng))然后再回來(lái),那么他不能做減速降落到地球上,這樣的結(jié)果b才比a年輕很多,而這種年輕僅僅是以b的眼睛來(lái)看的;反之,a看到b的時(shí)候也覺(jué)得自己比b年輕很多 而如果b經(jīng)過(guò)一個(gè)非慣性的階段,通過(guò)減速運(yùn)動(dòng)降落到地球上的話,兩個(gè)人的年齡是一樣的

關(guān)于雙生子佯謬

3,雙生子佯謬

由于運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的,所以地球看飛船的人覺(jué)得他慢,飛船上的人看地球的人也是覺(jué)得慢,不僅如此,他還會(huì)看見(jiàn)整個(gè)宇宙都比自己慢。那么到底誰(shuí)最后會(huì)真正變慢?飛船不停下來(lái)是不能比較的,因?yàn)閮烧邊⒖枷挡灰粯樱姷目炻仨殐烧叨嘉挥谕粎⒖枷迪卤容^才能有實(shí)際意義,而停下來(lái)這個(gè)過(guò)程是減速,即動(dòng)鐘參考系必須發(fā)生改變,參考系發(fā)生改變那個(gè)鐘就是真正變慢的鐘,即動(dòng)鐘變慢,1是正解,誰(shuí)看起來(lái)都是這個(gè)結(jié)果。根據(jù)等效原理,加速、減速與引力是不可區(qū)分的,而引力可以令時(shí)間變慢,所以加速、減速都可以,而且加速、減速兩個(gè)過(guò)程對(duì)時(shí)間的影響是不能抵消的,都是變慢,就算往返一次也都是變慢,總之任何變速的動(dòng)作都只能令時(shí)間真正的變慢,決不會(huì)變快。 --------------------------------超光速也用上了?話說(shuō)超光速時(shí)間還倒流呢。不過(guò)沒(méi)有任何物理理論支持超光速的觀點(diǎn)。 --------------------------------樓主說(shuō)的有點(diǎn)偏差,慣性系是沒(méi)有加速的,加速的是非慣性系。你說(shuō)的應(yīng)該是以動(dòng)鐘本身作參考物。如果動(dòng)鐘比較自大,它在加速的過(guò)程中完全可以說(shuō)自己的火箭能令整個(gè)宇宙都在加速,因?yàn)閺乃约嚎磥?lái)確實(shí)是這樣。但這里,能感到被加速的不是周圍宇宙,而是它本身,它被加速的感覺(jué)就跟它停留在某個(gè)星球上面一樣,所以變慢的還是動(dòng)鐘。 --------------------------------說(shuō)過(guò)是看起來(lái)這樣而已,從宇宙其它地方看他以及他看外面宇宙都一樣。對(duì)加速的感覺(jué)不是用眼看,是身體的感覺(jué),甲板會(huì)推著他,他也感覺(jué)到自己的重量,不是失重。而且如果他拿個(gè)杯子,在飛船加速的情況下松手,杯子就會(huì)掉甲板上打破。如果他根本看不見(jiàn)外面,他會(huì)認(rèn)為自己處于引力場(chǎng)中,引力場(chǎng)本身就是非慣性系。 而且,決定性的是,對(duì)于他來(lái)說(shuō),周圍都像在“往下掉”,周圍的宇宙像處于一個(gè)大引力場(chǎng)之中一樣,而只有他在這個(gè)引力場(chǎng)之中沒(méi)有“掉”,他跟周圍宇宙的參考系就不一樣,能在引力場(chǎng)中不往下掉的鐘就會(huì)變慢,跟我們地球上的情況一樣。
絕對(duì)是1我去查了查『時(shí)間簡(jiǎn)史』,好像并沒(méi)有提供類似3的結(jié)論。討論參照系,沒(méi)有意義。因?yàn)锽最后是回到了原地。也就是說(shuō)B最終使用了A的參照系。我們需要的也是最終他們倆在同一參照系下的對(duì)比。所以B在那之前使用什么參照系,沒(méi)有討論的必要。關(guān)鍵是這件事情已經(jīng)被實(shí)驗(yàn)證明了。好像是有人帶著一個(gè)足夠精確的原子鐘座飛機(jī)。然后回到原地,發(fā)現(xiàn)時(shí)鐘的確是慢了。
哇,討論很激烈呀,呵呵我只來(lái)發(fā)表一下自己的意見(jiàn),至少那時(shí)候我看了這個(gè)謬論覺(jué)得這樣想很好就是,要看是誰(shuí)來(lái)比較的因?yàn)椋阋氡容^兩個(gè)人的年齡,必須去找個(gè)人吧,如果不是人就無(wú)法來(lái)比較了,想想看~~或者說(shuō),樓主可以把這個(gè)人當(dāng)做這整個(gè)事件的觀察者以及判斷者(肯定是要存在的)那么,這個(gè)樣謬的關(guān)鍵在于它沒(méi)有說(shuō)明這個(gè)所謂的觀察者是在哪個(gè)慣性系之中(就是他以之為參考的那個(gè)慣性系)我們?cè)O(shè)它是C,那么,加入一開(kāi)始,C就和A呆在地球上,那么,等到飛船歸來(lái),它會(huì)認(rèn)為B年輕了如果C和B一起上了飛船,那么回來(lái)時(shí),他會(huì)認(rèn)為地球上的A年輕即使最后的比較地點(diǎn)是在地球上,C也回到了地球,但是,由于他經(jīng)歷了非慣性系加速導(dǎo)致的時(shí)空效應(yīng),它的時(shí)空觀是和一直呆在地球上是不一樣的這樣子一想就沒(méi)問(wèn)題了,如果C既不是在地球上也不是在飛船上,而是在另外一個(gè)系統(tǒng)之中,地球和飛船都相對(duì)于它加速運(yùn)動(dòng),那么他會(huì)認(rèn)為AB一樣年輕(前提是兩個(gè)系統(tǒng)的加速是反向等效的)哎,學(xué)藝不精,具體的證明我是無(wú)法給出了;不知道樓主贊同嗎?
首先,從未來(lái)的角度來(lái)看,我們現(xiàn)在及以前的科學(xué)理論是不全面的或部分錯(cuò)誤的。所以,要現(xiàn)在來(lái)解決未來(lái)的問(wèn)題,需要的是:想象力! 一,光年是一個(gè)長(zhǎng)度單位,不是時(shí)間單位。 二, 時(shí)間和長(zhǎng)度是兩個(gè)無(wú)關(guān)的量。 三,超光速是可能的。 先回答樓主的問(wèn)題:兩個(gè)人一樣年輕,衰老的時(shí)間是一樣的。 1,飛船接近并低于光速,當(dāng)B回到地球的時(shí)刻(瞬間),A看到年輕的B,但B會(huì)慢慢變老(一段時(shí)間內(nèi)),最終和A一樣。 2,飛船以超光速飛行,當(dāng)B回到地球的時(shí)刻(瞬間),A看到和自己一樣的B,但B會(huì)急劇的變年輕(類似音爆,暫稱為視爆)然后會(huì)變老和A一樣。 3,其實(shí),在1,2中,B一直和A一樣的慢慢變老。我們看到的,只不過(guò)眼睛騙了我們,光騙了我們。舉個(gè)例子:一個(gè)飛機(jī)以超音速飛行,并從1數(shù)道10。我聽(tīng)到的卻是10到1的倒數(shù),我們聽(tīng)到了過(guò)去嗎,顯然不是。難道我們超越光速就回到過(guò)去了嗎? 4,看到有人說(shuō)飛船一直飛和轉(zhuǎn)彎飛回來(lái)的問(wèn)題。其實(shí)是這樣的,如果一直飛,B回不到地球,但B的光會(huì)傳播回來(lái),A看到B會(huì)慢慢變老;如果轉(zhuǎn)彎飛回來(lái),B會(huì)在飛回地球的路上看到從前的自己,僅僅是看到,探測(cè)不到實(shí)體的飛船。 5,在超光速的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)視界的壓縮,引起視爆,使人的視覺(jué)倒退和視覺(jué)突跳。 在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái),我們將以超光速來(lái)探索宇宙;在不可預(yù)見(jiàn)的未來(lái),我們將以空間隧道或其他方式來(lái)探索宇宙。
答案絕對(duì)是1.從A看,B在快速運(yùn)動(dòng),根據(jù)時(shí)間膨脹規(guī)律可知A看到的B比他年輕.從B看,B在飛行過(guò)程中相對(duì)于自己不動(dòng),A相對(duì)于他在以飛船的速度運(yùn)動(dòng).這時(shí)A比B年輕.但飛船準(zhǔn)備調(diào)頭回去時(shí),在它掉頭的一瞬間,他自己沒(méi)有動(dòng),但A相當(dāng)于從飛船后面饒了一個(gè)半圓一下子到了飛船前面.這就是一個(gè)理論上的超光速(這一點(diǎn)非常重要,理解了就攻破問(wèn)題了),所以在B看來(lái)A就迅速衰老,大幅度地衰老.調(diào)頭之后,在B看來(lái)A又以飛船的速度運(yùn)動(dòng),A的時(shí)間又變慢.但由于之前的大幅度衰老,所以當(dāng)B最終回到地球時(shí)還是發(fā)現(xiàn)自己比A年輕.呵呵 以上答案只針對(duì)直線運(yùn)動(dòng),至于圓周運(yùn)動(dòng)或其他的什么曲線運(yùn)動(dòng)三角形四角行5邊形等等還有待討論,因?yàn)檫@樣的路線實(shí)在太過(guò)復(fù)雜 樓主啊,你說(shuō)B感覺(jué)自己是慣性系那他周圍就是非慣性系了?這是什么邏輯?既然他是勻速運(yùn)動(dòng),那不論從哪個(gè)角度看自己和外面都是慣性系.至于你說(shuō)的近似慣性系大概是指速度沒(méi)有絕對(duì)勻速吧?這種說(shuō)法無(wú)意義餓
這只是一種理論,而這種理論和愛(ài)因斯坦相對(duì)論觀點(diǎn)是不一致的 這樣,我給你舉個(gè)例子 假如有一對(duì)雙胞胎,其中一個(gè)乘飛船離開(kāi)地球,飛船的速度可以使地球上的時(shí)間流逝是原來(lái)的1/10;另一個(gè)呆在地球上。飛船飛往一個(gè)距地球遙遠(yuǎn)的星球,飛行10年后返回。設(shè)留在地球上的人為a,乘坐飛船的人為b。飛船返回后問(wèn):1,無(wú)論從哪個(gè)參考系看,b都比a年輕 2,設(shè)地球?yàn)閼T性系,則b比a年輕;設(shè)飛船為慣性系,則a比b年輕 3,無(wú)論從哪個(gè)參考系看,a和b一樣年輕。 按雙生子佯謬,應(yīng)該選1,而你則認(rèn)為是選2 我來(lái)給你做下分析 如果坐飛船的人一直均速飛下去(不停)這樣的話 飛船上的人會(huì)比地球上的人年輕 但是只要這個(gè)飛船返回地面就要轉(zhuǎn)向 這樣的話 他個(gè)人的絕對(duì)時(shí)間就會(huì)增加消逝的速度 等到達(dá)地面時(shí) 兩人的面貌一樣!再通俗的講 就是做飛船的人只能以均速向一個(gè)方向飛去 不能停下來(lái) 這樣他才會(huì)老的慢 但是只要他減速或者轉(zhuǎn)向回來(lái) 他的絕對(duì)時(shí)間瞬間就會(huì)發(fā)生180度大轉(zhuǎn)彎 等他回到地面就會(huì)和他的孿生兄弟一樣的年輕。這個(gè)問(wèn)題去《時(shí)間簡(jiǎn)史》里 霍金老先生曾做過(guò)答案 !

雙生子佯謬

4,幫忙解釋一下雙生子佯謬

雙生子佯謬 twin paradox   狹義相對(duì)論中關(guān)于時(shí)間延緩的一個(gè)似是而非的疑難。按照狹義相對(duì)論,運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘走得較慢是時(shí)間的性質(zhì),一切與時(shí)間有關(guān)的過(guò)程都因運(yùn)動(dòng)而變慢,變慢的效應(yīng)是相對(duì)的。于是有人設(shè)想一次假想的宇宙航行,雙生子甲乘高速飛船到遠(yuǎn)方宇宙空間去旅行,雙生子乙則留在地球上,經(jīng)過(guò)若干年飛船返回地球。按地球上的乙看來(lái),甲處于運(yùn)動(dòng)之中,甲的生命過(guò)程進(jìn)行得緩慢,則甲比乙年輕;而按飛船上的甲看來(lái),乙是運(yùn)動(dòng)的,則乙比較年輕。重返相遇的比較,結(jié)果應(yīng)該是唯一的,似乎狹義相對(duì)論遇到無(wú)法克服的難題。   事實(shí)上雙生子佯謬并不存在。狹義相對(duì)論是關(guān)于慣性系之間的時(shí)空理論。甲和乙所處的參考系并不都是慣性系,乙是近似的慣性系,乙推論甲比較年輕是正確的;而甲是非慣性系,狹義相對(duì)論不適用,甲不能推論乙比較年輕。其實(shí)根據(jù)廣義相對(duì)論,或者甚至勿須用廣義相對(duì)論,設(shè)想一個(gè)甲相對(duì)乙作變速運(yùn)動(dòng)的特殊過(guò)程:很快加速-勻速-很快減速然后反向很快加速-勻速-很快減速,按照狹義相對(duì)論,仔細(xì)考慮其中的時(shí)間延緩和同時(shí)性的相對(duì)性,可以得出無(wú)論從甲或乙分析,結(jié)論是相同的,都是飛船上的甲要比乙更年輕。乙留在地面等待甲,甲乘飛船作太空旅行,甲所乘坐的飛船在啟動(dòng)、調(diào)頭、減速降落這些過(guò)程的加速、減速,都是相對(duì)于乙所在的慣性系而言的,所以這些過(guò)程沒(méi)有什么附加的特殊效應(yīng),又因這些過(guò)程的時(shí)間都很短,所以可以將其忽略;而認(rèn)為甲及其所乘坐的飛船靜止不動(dòng),乙在飛離甲及甲所乘坐的飛船時(shí),乙在啟動(dòng)、調(diào)頭、減速這些過(guò)程的加速、減速,是相對(duì)于甲所處的非慣性系而言的。按照廣義相對(duì)論的等效原理,相當(dāng)于考察乙的運(yùn)動(dòng)的參考系中有一個(gè)引力場(chǎng),雖然甲和乙都處在這一引力場(chǎng)中,但因他們?cè)谝?chǎng)中所處的位置不同,因而引力場(chǎng)對(duì)他們的影響也就不同。在乙啟動(dòng)及減速降落時(shí),甲和乙距離較近,他們的引力場(chǎng)勢(shì)相差不大,引力場(chǎng)對(duì)他們時(shí)間的流逝的影響也相差不大,所以仍可將這部分較短的時(shí)間忽略。而在乙調(diào)頭時(shí),由于甲和乙的距離非常遙遠(yuǎn),這時(shí)乙的引力場(chǎng)勢(shì)遠(yuǎn)高于甲,它使乙的時(shí)間比甲流逝得要快的多,或者反過(guò)來(lái)說(shuō),它使甲的時(shí)間比乙流逝得要慢的多。這一影響超過(guò)了乙相對(duì)于甲勻速運(yùn)動(dòng)期間速度v對(duì)時(shí)間的影響,使乙飛行歸來(lái)與甲會(huì)合時(shí),乙仍然要比甲變老了。所以乙調(diào)頭這一過(guò)程在考慮“雙生子佯謬”問(wèn)題時(shí)是不能忽略的。運(yùn)用廣義相對(duì)論進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果,可知乙飛行歸來(lái)與甲會(huì)合時(shí),甲仍然是21歲,而乙是90多歲。 1966年用μ子作了一個(gè)類似于雙生子旅游的實(shí)驗(yàn),讓?duì)套友匾恢睆綖?4米的圓環(huán)運(yùn)動(dòng)再回到出發(fā)點(diǎn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明運(yùn)動(dòng)的μ子的確比靜止的μ子壽命更長(zhǎng)。   1905年9月,德國(guó)《物理年鑒》雜志刊登了一篇《關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)》的論文,它宣告了狹義相對(duì)論假說(shuō)的問(wèn)世。正是這篇看似很普通的論文,建立了全新的時(shí)空觀念,并向明顯簡(jiǎn)單的同時(shí)性觀念提出了挑戰(zhàn)。我們知道由愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論可以得出運(yùn)動(dòng)的物體存在時(shí)間膨脹效應(yīng)。在1911年4月波隆哲學(xué)大會(huì)上,法國(guó)物理學(xué)家P.朗之萬(wàn)用雙生子實(shí)驗(yàn)對(duì)狹義相對(duì)論的時(shí)間膨脹效應(yīng)提出了質(zhì)疑,設(shè)想的實(shí)驗(yàn)是這樣的:一對(duì)雙胞胎,一個(gè)留在地球上,另一個(gè)乘坐火箭到太空旅行。飛行速度接近光速,在太空旅行的雙胞胎回到地球時(shí)只不過(guò)兩歲,而他的兄弟早已死去了,因?yàn)榈厍蛏弦呀?jīng)過(guò)了200年了。這就是著名的雙生子詳謬。雙生子佯謬說(shuō)明狹義相對(duì)論在邏輯自恰性上還存在不完善的地方。本文正是以時(shí)間膨脹效應(yīng)為線索對(duì)狹義相對(duì)論做進(jìn)一步的探討,分析雙生子佯謬產(chǎn)生的原因。   首先讓我們來(lái)看一個(gè)例子。假設(shè)我們一家來(lái)到了美國(guó)科學(xué)家伽莫夫筆下湯普金斯先生曾經(jīng)夢(mèng)游過(guò)的城市,在這座城市里由于速度極限(光速)很低,所以相對(duì)論效應(yīng)非常顯著。來(lái)到這座城市后,我們進(jìn)了一家瑞士鐘表店,每人選了自己喜歡的一塊表并要求營(yíng)業(yè)員把三塊表的時(shí)間調(diào)成一致。隨后,我們來(lái)到了一家游樂(lè)園,其中一個(gè)游樂(lè)項(xiàng)目是乘坐光速飛車,其實(shí)飛車的速度并沒(méi)有達(dá)到光速。我站在起點(diǎn)A處,幫兒子把安全帶系牢,兒子高興地坐在A點(diǎn)的光速飛車?yán)铩N移拮诱驹诮K點(diǎn)B處,A與B之間的距離為L(zhǎng)。車馬上要出發(fā)了,我下意識(shí)地對(duì)了一下自己和兒子的表,時(shí)間一分一秒都不差。抬頭再看終點(diǎn)處妻子的表,我發(fā)現(xiàn)妻子的表比我的表慢了一些。來(lái)不及多想車已經(jīng)象離弦的箭一樣沖了出去。我突然發(fā)現(xiàn)兒子的表越走越慢,當(dāng)然是相對(duì)我的表而言,最后到達(dá)終點(diǎn)時(shí)與我妻子的表一致了。看來(lái)瑞士表的質(zhì)量也不怎么樣,我打算玩完回去后把表給退了。在回來(lái)的路上我看了一眼妻子和兒子的表,奇怪!怎么我們的表顯示的時(shí)間分秒不差,我明明看見(jiàn)他們倆的表比我的慢了呀!我把我的發(fā)現(xiàn)告訴了我的妻子,她說(shuō)她也覺(jué)得挺奇怪的,但是與我所說(shuō)的現(xiàn)象稍有些不同。在終點(diǎn)處,她發(fā)現(xiàn)我和兒子的手表都比她的表慢了,但當(dāng)兒子乘坐飛車向她駛來(lái)時(shí),兒子的表卻變得越來(lái)越快,最后到達(dá)終點(diǎn)時(shí)竟與她的表一致了。這時(shí)候兒子也加入了我們的談話,他告訴了我他的發(fā)現(xiàn),他是這樣描述的,在起點(diǎn)處他發(fā)現(xiàn)爸爸的表跟他的表時(shí)間是一致的,媽媽的表走得比他的慢,當(dāng)車運(yùn)動(dòng)起來(lái)后,爸爸的表變慢了而媽媽的表比原來(lái)快了,最后當(dāng)他到達(dá)終點(diǎn)時(shí)媽媽的表與他的表又一致了。   從上面這個(gè)例子中,我們看到由于三個(gè)人所處的狀態(tài)不同,得出的結(jié)論也大相徑庭。但都有一個(gè)共同的特點(diǎn),就是每個(gè)人都是以他本人的時(shí)間為基準(zhǔn)作出判斷的。我們知道光速是有限的,光在空間運(yùn)行是需要時(shí)間的。當(dāng)所研究的對(duì)象涉及到空間大尺度范圍或當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速度大到可以與光速相提并論時(shí),光通過(guò)空間兩點(diǎn)所需的時(shí)間就不能不考慮進(jìn)來(lái),這樣通常在小尺度低速度情況下被認(rèn)為是同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件就不能再認(rèn)為是同時(shí)的了。愛(ài)因斯坦也正是從時(shí)間的同時(shí)性入手,提出了狹義相對(duì)論。在我們生活的宇宙中,時(shí)間是非物質(zhì)的量,它是為了描述物體運(yùn)動(dòng)而人為引進(jìn)的一個(gè)物理概念。經(jīng)典物理對(duì)時(shí)間是這樣定義的“絕對(duì)的、真正的和數(shù)學(xué)的時(shí)間自身在流逝著,而且由于其本性而在均勻地,與任何其他外界事物無(wú)關(guān)地流逝著”。這一定義在研究空間小尺度范圍或低速運(yùn)動(dòng)的物體時(shí),無(wú)疑是正確的,因?yàn)樗岛@樣一個(gè)概念即時(shí)間的同時(shí)性是絕對(duì)。但在研究空間大尺度范圍或高速運(yùn)動(dòng)的物體時(shí),這一定義是否仍然有效,取決于對(duì)時(shí)間的同時(shí)性是如何定義的,同時(shí)還要看空間兩點(diǎn)兩個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間是如何記錄的。   假設(shè)有兩個(gè)完全一樣的鐘被放置在AB兩地。我們可采用中點(diǎn)對(duì)鐘法將兩地的鐘校準(zhǔn)。我們說(shuō)發(fā)生在AB兩地的兩個(gè)事件是同時(shí)的,如果AB兩地的鐘所指示的時(shí)間是一樣的話。這個(gè)結(jié)論暗含有這樣一個(gè)條件即在AB兩地分別有兩個(gè)觀察者記錄本地事件發(fā)生的時(shí)間,然后再將兩個(gè)時(shí)間進(jìn)行對(duì)比,判斷這兩個(gè)事件是否是同時(shí)發(fā)生的,判斷的結(jié)果與AB兩地的位置無(wú)關(guān)。從這個(gè)意義上說(shuō)時(shí)間的同時(shí)性是絕對(duì)的。我們?cè)倏戳硪环N情況,我們?nèi)圆捎猛瑯拥姆椒▽B兩地的鐘校準(zhǔn)。從A點(diǎn)觀察AB兩地同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件,得到的結(jié)論是A地的事件先于B地的事件,相差的時(shí)間與兩地之間的距離有關(guān)。同理,從B點(diǎn)觀察AB兩地同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件,得到的結(jié)論則是B地的事件先于A地的事件。按照這個(gè)結(jié)論,時(shí)間的同時(shí)性又是相對(duì)的。所以說(shuō)時(shí)間的同時(shí)性是相對(duì)的還是絕對(duì)的完全取決于時(shí)間是如何測(cè)量的。狹義相對(duì)論所涉及的是后一種情況。   運(yùn)動(dòng)物體的情況又如何呢?假設(shè)有一枚火箭從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)。火箭上裝有校對(duì)好的時(shí)鐘。我們?nèi)圆捎弥悬c(diǎn)對(duì)鐘法在AB兩點(diǎn)之間A1、A2、A3...放置一系列校對(duì)好的時(shí)鐘,并在A1、A2、A3...的每一個(gè)位置上都設(shè)有一個(gè)觀察員記錄火箭經(jīng)過(guò)的時(shí)間。一切就緒火箭出發(fā)了。在A點(diǎn)的觀察員立刻發(fā)現(xiàn)火箭上的鐘變得越來(lái)越慢了,時(shí)間變慢的速度與火箭的速度有關(guān)。而據(jù)A1、A2、A3...的觀察員報(bào)告,火箭在通過(guò)他們所在的位置時(shí),火箭上鐘的指示與本地鐘的指示是一樣的。而在B點(diǎn)觀察員則發(fā)現(xiàn),在火箭未出發(fā)前,火箭上鐘的指示已經(jīng)比B點(diǎn)的時(shí)間慢了一些,但隨著火箭逐漸接近,火箭上的時(shí)鐘卻變得越來(lái)越快,當(dāng)?shù)竭_(dá)B點(diǎn)時(shí)竟然與B點(diǎn)的時(shí)鐘是一樣的。如果在火箭里也有一個(gè)觀察員,他會(huì)得到這樣的結(jié)論即當(dāng)火箭運(yùn)動(dòng)起來(lái)后,A點(diǎn)的鐘變慢了,B點(diǎn)的鐘變快了而沿途所經(jīng)過(guò)的鐘所指示的時(shí)間與火箭上的時(shí)間是一致的。在上面的例子中,火箭相對(duì)于A和B的運(yùn)動(dòng)方向是不同的,所以從A點(diǎn)和B點(diǎn)觀察的結(jié)果也應(yīng)是不同的,相對(duì)于A點(diǎn)時(shí)間是變慢了,相對(duì)于B點(diǎn)時(shí)間是變快了。時(shí)間是變快了還是變慢了取決于觀察者與被觀察的物體之間的距離是增加還是減少了,變快變慢的速度與兩個(gè)物體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。下面我們將定量的分析上面的例子。   我們?nèi)杂蒙厦嫠e火箭的例子,將兩個(gè)校準(zhǔn)好的時(shí)鐘分別放置在AB兩地。火箭以速度V從A點(diǎn)向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。AB兩點(diǎn)之間的距離為S。令ΔT1為火箭經(jīng)過(guò)AB兩點(diǎn)時(shí),在AB兩點(diǎn)的觀察員所記錄的時(shí)間之差。令ΔT2為在A點(diǎn)的觀察員記錄火箭經(jīng)過(guò)AB兩點(diǎn)的時(shí)間差。當(dāng)物體達(dá)到B點(diǎn)時(shí),光返回A點(diǎn)所需的時(shí)間為AB之間的距離S除以光速C。根據(jù)以上條件,我們可以得到:   ΔT2-ΔT1= S/C (1)   S=V×ΔT1 (2)   將(2)式代入(1)經(jīng)過(guò)整理后得到;   ΔT1=ΔT2÷(1+V/C) (3)   分析(3)式我們可以看出,當(dāng)火箭運(yùn)動(dòng)的速度V=C時(shí),ΔT2=2×ΔT1;當(dāng)火箭運(yùn)動(dòng)的速度V<<C時(shí),ΔT1≈ΔT2,由于1+V/C≥1,所以ΔT2≥ΔT1。我們得到一個(gè)結(jié)論,火箭上的時(shí)間變慢了即時(shí)間膨脹,當(dāng)然這是從A點(diǎn)觀察所得到的結(jié)論。如果從B點(diǎn)觀察,結(jié)論又是怎樣呢?我們?nèi)匀涣瞀1為火箭經(jīng)過(guò)AB兩點(diǎn)時(shí),在AB兩點(diǎn)的觀察員所記錄的時(shí)間之差,ΔT2為在B點(diǎn)的觀察員記錄的火箭從A點(diǎn)到B點(diǎn)的時(shí)間差,光從A點(diǎn)到B點(diǎn)所需的時(shí)間為S/C。與上面類似我們可以得到:   ΔT1-ΔT2= S/C (4)   S=V×ΔT1 (5)   將(5)式代入(4)經(jīng)過(guò)整理得到:   ΔT1=ΔT2÷(1-V/C) (6)   從(6)式我們可以看出,當(dāng)火箭運(yùn)動(dòng)的速度V=C時(shí),ΔT2為零,也就是說(shuō)當(dāng)你看到火箭出發(fā)時(shí),火箭已經(jīng)到了你跟前了;當(dāng)火箭運(yùn)動(dòng)的速度V<<C時(shí),ΔT1≈ΔT2,由于等式1-V/C≤1,所以ΔT2≤ΔT1。所以我們又得出一個(gè)相反的結(jié)論,火箭的時(shí)間變快了即時(shí)間收縮了。   到目前為止,我們都是在基于光速不變這樣一個(gè)前提下討論問(wèn)題的。光速不變假設(shè)是愛(ài)因斯坦從邁克爾遜-莫雷為證明以太存在所做的干涉實(shí)驗(yàn)的否定結(jié)果中得出的推論。在上面的討論中,運(yùn)動(dòng)物體的速度V是這樣得到的,在AB兩地分別放置兩個(gè)校準(zhǔn)好的時(shí)鐘,AB兩地之間的距離為L(zhǎng)。在A點(diǎn)記錄物體出發(fā)的時(shí)刻,在B點(diǎn)記錄物體到達(dá)的時(shí)刻,用兩地之間的距離L除以兩地所記錄的時(shí)間差,就得到了運(yùn)動(dòng)物體的速度,這樣計(jì)算的結(jié)果與兩地之間的距離無(wú)關(guān)。當(dāng)然還可以用另一種方法,在A點(diǎn)記錄物體發(fā)出的時(shí)刻,在物體經(jīng)過(guò)B點(diǎn)返回到A點(diǎn)時(shí),記錄物體到達(dá)的時(shí)刻,用兩倍的距離L除以在A點(diǎn)記錄的時(shí)間差,就得到運(yùn)動(dòng)物體的速度。這兩種算法的結(jié)果是一樣的。如果從A點(diǎn)來(lái)觀察運(yùn)動(dòng)的物體在一去一回時(shí)速度是否是一樣呢?用我們上面所得到的時(shí)間膨脹和時(shí)間收縮效應(yīng)的結(jié)論,我們可以得出,物體在離開(kāi)A點(diǎn)后,速度是變慢的,而當(dāng)物體從B點(diǎn)返回時(shí),速度又是變快的,當(dāng)然這是從A點(diǎn)觀察所得到的結(jié)果。   狹義相對(duì)論還存在另外一種效應(yīng)即尺縮效應(yīng)。可以采用同樣的方法,證明運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度隨觀察者與運(yùn)動(dòng)物體之間的距離的減少,還存在長(zhǎng)度伸長(zhǎng)的效應(yīng)。通過(guò)以上討論,我們清楚了,同時(shí)性是相對(duì)的還是絕對(duì)的取決于觀察時(shí)間的方法,離開(kāi)這一點(diǎn)強(qiáng)調(diào)同時(shí)性是相對(duì)的還是絕對(duì)的是沒(méi)有意義的。即使按照同時(shí)性是相對(duì)的觀點(diǎn),時(shí)間除了膨脹效應(yīng)外,還應(yīng)有收縮的效應(yīng),所以說(shuō)雙生子佯謬本身是不存在的。 如果能夠幫助你解決問(wèn)題,那么希望你點(diǎn)擊“采納”, 舉手之勞,將鼓勵(lì)我們繼續(xù)解答其他QQ網(wǎng)友的問(wèn)題,謝謝
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