Question

关于相对论的菜鸟问题！！！

纯外行疑问~~~ 相对论说一个物体如果加速，那物体会缩短，时间也会变慢。
假如小A飞去宇宙旅行，一直以接近光速飞行，那么小A回地球之后会比地球上的人年轻没错吧？ 但是如果以小A的视角来看，他以接近光速运动，等同于除了他，整个宇宙在以接近光速运动，包括地球和地球上的人 。那不是也可以说除了他整个宇宙的时间变慢，那地球上的人比小A更年轻也有道理啊。。。到底是怎么样的呢？相对运动在这里有没有影响？？

Answer 1

1楼说法完全正确，但非物理专业的同学估计很难看懂，因为它是大学物理的一条结论，下边我用中学相对论的知识对其推导一下

这个过程没有你想像的那么简单，他分为四个过程
1、小A从地球加速到接近光速离开地球
2、小A减速，到相对地球静止到达B点
3、小A掉头，再次从B点加速到光速往地球方向飞行
4、小A接近地球，减速再着落到地球上
第一个与第二个过程：
从自己所用时间分析：小A与地球的相对速度为0.9999C，但地球看AB两地（地球为A点）的距离为0.9999C*T，而高速运动的小A看到AB两地的距离大大减少，固小A认为自己只用了很少的时间t就到达了B点.
从观看对方运动状态分析：小A以自己所在参考系得到光速，他看到地球（光源）以接近光速的远离自己，根据光信号的多普勒效应，他看到地球上的运动速度变慢了很多。而地球上的人也有同样的结论，他们认为小A的运动速度也慢了很多。
第二个过程结尾：小A与地球相对静止，此时，地球上看到的小A比他们认为的实际年龄年轻，但由于没有相对运动，多普勒效应影响不在了，地球上看到小A的衰老速度恢复正常（但要一段时间后才看得到，必竞B点的信息通过光速传到地球需要时间。而小A看到情况也是如此。他认为地球上原和他同龄的人比他自己要年轻。
第三个过程与第四个过程：从自己所用时间时间分析：这点与第一个过程相似，小A只用了时间t，而地球上的人认为他用了T，因为小A在加速后，认为两地的距离近了很多。
从观看对方的运动状态分析：小A在他的参考系内，看到地球以光速靠近，根据光信号的多普勒效应，光信号之间的密度变大，我们设此密度为Q，信息变得更为集中，在这个过程中小A看到地球人的运动频率加快，看到地球人在快速老去。而地球上人的看来，小A返回的过程，他们一开始是几乎看不到的，他们看到的是小A在B点活动，返航这个过程，小A所发出的光信号与小A本身所在的位置几乎一致（小A接近与光波相对静止），等到小A到达地球的时候，小A在返回过程对地球发出的光信号又同时到达，此时地球人观察到的现像是，小A瞬间就从B点回到地球了，那么小A超光速运动了吗？答案是没有，地球人很聪明，他们认为小A只是和光信号同时到达地球，产生超光速的假相。
那么，等小A回到地球上的时候发生了什么？
第一、小A的确比地球人年轻，因为小A这次旅行只花了时间2t，而地球人却等待了他2T的时间。得出的结论是当相互运动速度不变时，我们看到的时间都要变慢，但一旦掉头返回，情况就不一样了，因为运动的人参考系发生了变化，情况变得复杂了

Answer 2

一个关键点是：在广义相对论中，引力势的差异也会导致时钟快慢的不同（注意不是引力场强的差异引起的）。
乘火箭的小A是这样解释自己年轻的：他做匀速运动时，是看到地球上的人在变年轻（根据狭义相对论）；他在出发、降落时，尽管处于较强的等效引力场中（火箭加速运动时所处的加速度场等效于引力场，想想电梯里的情形……），但由于他那时与地球上的人相距很近，故他俩所处的引力势相差不大，可忽略这两个阶段他俩时钟的差异；他在掉头时，也处于较强的等效引力场中，他此时与地球上的人相距很远，这样他所处的引力势就远远低于地球上的人所处的引力势，这时他将看到地球上的人迅速变老（根据广义相对论）。综合各阶段，地球上的人更老。
地球上的人始终处于惯性系中，他用狭义相对论而不必考虑广义相对论即可解释小A的年轻。

追问

略复杂啊。。。相对论果然不是那么简单的。谢谢了，你是物理专业吗？

追答

作为现代物理的一大基石的相对论相当不简单啦！我是物理专业的。