相对论,为什么速度可以改变时间?
相对论指出,如果一个东西,飞行速度可以接近光速,那么,如果有一个人,座上这个飞行器,飞机很长时间在回到地球上时,那和以和他,同龄的人,也许都早老死过了,,我的问题是,为什...
相对论指出,如果一个东西,飞行速度可以接近光速,那么,如果有一个人,座上这个飞行器,飞机很长时间在回到地球上时,那和以和他,同龄的人,也许都早老死过了,,我的问题是,为什么,速度 ,可以改变时间,,反应宇宙一个怎样的模型。
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速度可以改变时间,这是因为参照系的不同,首先你要了解“光速不变原理”,光速在所有的参照系里面都是不变的,有了这个理论基础,就不难理解了。假设你站在列车轨道的旁边,看着一列高速行驶的列车,列车中有一束光从地板上传播到天花板上又反射下来,如此往复运动,列车上的人A看到的光束是从上而下的往复运动,相对于A而言,光束的运动路线来回是重复的,对于你而言,光束是走的折线,如图。列车上运动的光束相对于你,它所走的路程就变长了,最简单的计算方法,路程变长了,而光速是不变的,那就只能是时间变慢了。时间的快慢也是相对的,而不是绝对的,我们之所以感觉时钟计时是准确的,那是因为我们的移动速度很慢,几乎可以忽略不计,所以没有影响,更多解答请参考爱因斯坦的《广义相对论》
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要知道,牛顿和亚里士多德的宇宙模型中,是有绝对时间的概念的,亚里士多德甚至有绝对空间的概念牛顿推出了运动与静止是相对的,才否定了绝对空间。自从有了狭义相对论之后,得到光速不变原理,绝对时间也被否定了。从广义相对论的角度来说,引力可以作用空间和时间,在空间上的作用就表现在时空的扭曲与不平坦,在时间上,那就是引力可以改变时间。根据伽利略的实验,所有物体不论重量大小在同一高度下落的时间相同,由此可以推出,牛顿第二定律中的惯性质量与牛顿引力论的引力质量是等效的,进而推出加速系与惯性系是等价的,那么,根据太空船实验,在加速系中,处于不同地方的人时间不同,在地球上也如此,越接近地球表面,由于引力场的作用,时间越慢。甚至我们可以推出,在理论上长江下游的人比青藏高原上的人寿命要长,尽管可能同年同月同日同时生,因为靠近引力场时间推移的慢。再来说,他坐一个飞行器,也处于加速系中,只是时间推移的慢罢了。最后用一句话总结:每一个体都有其自身的个人时间测度,这个测度以他处在何处和如何运动而定。
至于宇宙模型,宏观的角度来说就是宇宙是膨胀的,根据整个宇宙的实际情况测量,应该是第二类弗里德曼模型,宇宙不断膨胀,引力抵消一部分,但还是会继续膨胀下去。但事实经过推测,还有可能是第三类弗里德曼模型,宇宙是近乎平坦的,或者是直接不是三类中的一个,而是在加速膨胀。
看看时间简史,你肯定恍然大悟。这些都不用我说,你就会深入其中并乐于探索。
至于宇宙模型,宏观的角度来说就是宇宙是膨胀的,根据整个宇宙的实际情况测量,应该是第二类弗里德曼模型,宇宙不断膨胀,引力抵消一部分,但还是会继续膨胀下去。但事实经过推测,还有可能是第三类弗里德曼模型,宇宙是近乎平坦的,或者是直接不是三类中的一个,而是在加速膨胀。
看看时间简史,你肯定恍然大悟。这些都不用我说,你就会深入其中并乐于探索。
参考资料: 时间简史
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有1.光速不变原理 2.相对性原理 推的 推倒很复杂
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时钟双生子佯谬
相对论诞生后,曾经有一个令人极感兴趣的疑难问题---双生子佯谬。一对双生子A和B,A在地球上,B乘火箭去做星际旅行,经过漫长岁月返回地球。爱因斯坦由相对论断言,二人经历的时间不同,重逢时B将比A年轻。许多人有疑问,认为A看B在运动,B看A也在运动,为什么不能是A比B年轻呢?由于地球可近似为惯性系,B要经历加速与减速过程,是变加速运动参考系,真正讨论起来非常复杂,因此这个爱因斯坦早已讨论清楚的问题被许多人误认为相对论是自相矛盾的理论。如果用时空图和世界线的概念讨论此问题就简便多了,只是要用到许多数学知识和公式。在此只是用语言来描述一种最简单的情形。不过只用语言无法更详细说明细节,有兴趣的请参考一些相对论书籍。我们的结论是,无论在哪个参考系中,B都比A年轻。因为B是经过加速的,你看刚开始在地球上,于A的相对速度为0,而后来速度接近光速了(注意是接近)。很明显是变速运动了,所以这样一来就不能说是 “认为A看B在运动,B看A也在运动,为什么不能是A比B年轻呢?”这句话根本就是对相对论错误的理解。而且B的年轻是相对于A的,对于他本人来说是不存在多活多少时间这么一说的。 为使问题简化,只讨论这种情形,火箭经过极短时间加速到亚光速,飞行一段时间后,用极短时间掉头,又飞行一段时间,用极短时间减速与地球相遇。这样处理的目的是略去加速和减速造成的影响。在地球参考系中很好讨论,火箭始终是动钟,重逢时B比A年轻。在火箭参考系内,地球在匀速过程中是动钟,时间进程比火箭内慢,但最关键的地方是火箭掉头的过程。在掉头过程中,地球由火箭后方很远的地方经过极短的时间划过半个圆周,到达火箭的前方很远的地方。这是一个"超光速"过程。只是这种超光速与相对论并不矛盾,这种"超光速"并不能传递任何信息,不是真正意义上的超光速。如果没有这个掉头过程,火箭与地球就不能相遇,由于不同的参考系没有统一的时间,因此无法比较他们的年龄,只有在他们相遇时才可以比较。火箭掉头后,B不能直接接受A的信息,因为信息传递需要时间。B看到的实际过程是在掉头过程中,地球的时间进度猛地加快了。在B看来,A先是比B年轻,接着在掉头时迅速衰老,返航时,A又比自己衰老的快了。重逢时,自己仍比A年轻。也就是说,相对论不存在逻辑上的矛盾。
宇宙是时间和空间的统一,是由时间、空间、物质、能量构成的统一体,一般理解成一个时空连续系统。
相对论诞生后,曾经有一个令人极感兴趣的疑难问题---双生子佯谬。一对双生子A和B,A在地球上,B乘火箭去做星际旅行,经过漫长岁月返回地球。爱因斯坦由相对论断言,二人经历的时间不同,重逢时B将比A年轻。许多人有疑问,认为A看B在运动,B看A也在运动,为什么不能是A比B年轻呢?由于地球可近似为惯性系,B要经历加速与减速过程,是变加速运动参考系,真正讨论起来非常复杂,因此这个爱因斯坦早已讨论清楚的问题被许多人误认为相对论是自相矛盾的理论。如果用时空图和世界线的概念讨论此问题就简便多了,只是要用到许多数学知识和公式。在此只是用语言来描述一种最简单的情形。不过只用语言无法更详细说明细节,有兴趣的请参考一些相对论书籍。我们的结论是,无论在哪个参考系中,B都比A年轻。因为B是经过加速的,你看刚开始在地球上,于A的相对速度为0,而后来速度接近光速了(注意是接近)。很明显是变速运动了,所以这样一来就不能说是 “认为A看B在运动,B看A也在运动,为什么不能是A比B年轻呢?”这句话根本就是对相对论错误的理解。而且B的年轻是相对于A的,对于他本人来说是不存在多活多少时间这么一说的。 为使问题简化,只讨论这种情形,火箭经过极短时间加速到亚光速,飞行一段时间后,用极短时间掉头,又飞行一段时间,用极短时间减速与地球相遇。这样处理的目的是略去加速和减速造成的影响。在地球参考系中很好讨论,火箭始终是动钟,重逢时B比A年轻。在火箭参考系内,地球在匀速过程中是动钟,时间进程比火箭内慢,但最关键的地方是火箭掉头的过程。在掉头过程中,地球由火箭后方很远的地方经过极短的时间划过半个圆周,到达火箭的前方很远的地方。这是一个"超光速"过程。只是这种超光速与相对论并不矛盾,这种"超光速"并不能传递任何信息,不是真正意义上的超光速。如果没有这个掉头过程,火箭与地球就不能相遇,由于不同的参考系没有统一的时间,因此无法比较他们的年龄,只有在他们相遇时才可以比较。火箭掉头后,B不能直接接受A的信息,因为信息传递需要时间。B看到的实际过程是在掉头过程中,地球的时间进度猛地加快了。在B看来,A先是比B年轻,接着在掉头时迅速衰老,返航时,A又比自己衰老的快了。重逢时,自己仍比A年轻。也就是说,相对论不存在逻辑上的矛盾。
宇宙是时间和空间的统一,是由时间、空间、物质、能量构成的统一体,一般理解成一个时空连续系统。
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我也不知道。看了时间简史,也不太懂。我就知道根据那条数学公式,是这样而已。呵呵,大学就是这样,应付考试强记住了那条公式,也没时间理为什么。
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