狭义相对论 “龙凤胎谬论”今天洗澡的时候,灵现高中时代遗留下来的某个物理问题~咳咳……言归正传:狭义相对论理有一条:运动的物体相对于参考系时间变慢,即:现在,臆想一下有这么

来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/12/24 09:42:52
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狭义相对论 “龙凤胎谬论”今天洗澡的时候,灵现高中时代遗留下来的某个物理问题~咳咳……言归正传:狭义相对论理有一条:运动的物体相对于参考系时间变慢,即:现在,臆想一下有这么
狭义相对论 “龙凤胎谬论”
今天洗澡的时候,灵现高中时代遗留下来的某个物理问题~
咳咳……言归正传:
狭义相对论理有一条:运动的物体相对于参考系时间变慢,即:
现在,臆想一下有这么一个故事:
小明和小红是一对龙凤胎,生于21世纪的2003年.
孩提时代,小明就是个不折不扣的天文发烧友,并立志将来要成为宇航员,进行跨恒心系航行!
果然,兴趣挥洒出了小明的今天!2046年7月22号,43岁的小明坐上了由NASA,ESA,FSA三大航天局共同研制的代号为 STS Human Hope GT—00 航天飞机,它能以0.94c的亚光速航行.小明的目标便是飞向离太阳最近的恒星——半人马座的比邻星进行微距拍摄与考察.
这时,如果我们选取不同的参考系,历史的画笔便会转向两个截然不同的笔锋
(A)以地球为参考系:航天飞机离地球远去,它接近光速相对于参考系(地球)运动.于是,航天飞机上的时钟走慢了,化学反应慢了,甚至人的动作、人的新陈代谢也慢了…………终于有一天,航天飞机上的时钟指向了2056年7月22号,也就是小明回地球的日子.
不过,他的孪生姐姐早已不在世了,在姐姐布满青苔的墓碑上,模糊地刻着:2003——2081(姐姐的生卒).而地球上的时钟:2137年7月22号……
由于运动是相对的,我们完全可以以航天飞机为参考系
(B)以航天飞机为参考系:地球离航天飞机远去,它接近光速相对于参考系(航天飞机)运动.于是,地球上的时钟走慢了,化学反应慢了,甚至人的动作、人的新陈代谢也慢了…………终于有一天,地球上的时钟指向了2056年7月22号,也就是小明回地球的日子.
航天飞机顺利穿过地球大气层,在爱德华兹空军基地安全降落.小红看到阔别10年的53岁的“小明”挥着手走下航天飞机.不过这个“小明”已经是“本体小明”的第三代克隆体了.
小红戴着老花镜,手指掠过了航天日志:小明:2003——2081;小明(第二代):2067——2122;2084年,小明(第三代)于羊水胚胎培养基经过287天后模拟培养后成形,与培养基分离并转拟母乳模式……
泪流满面的小红猛地抬起头,看到了悬在航天飞机上的时钟:2137年7月22号………
是(A)还是(B)呢?

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两个都不对.
时间变化是存在的,但是变化也是相对的,他们两个最后见面的时候和当初年龄的差别一样.

虽然速度是相对的,可加速度是绝对的。比如加速时车上的人会站不稳,地上的人不会,可见其中有差别。虽然以车子为参照物,是地面上的人在加速。

这是著名的 双生子佯谬。在狭义相对论范畴内无法解决,因为问题涉及到非惯性系,需要涉及广义相对论。
设飞船上的人为B,地面上的人为A.
如果B一直以匀速直线运动驶离A,确实是A,B都观测到对方更年轻,但这样的话,A和B也永远不会再见面,来确认到底谁年轻
B要回来,必须经过一个变速阶段,减速到0再加速返回,所以飞船B的整个旅程就不是一个惯性系,就是在掉头前后,B对A的描述从一个...

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这是著名的 双生子佯谬。在狭义相对论范畴内无法解决,因为问题涉及到非惯性系,需要涉及广义相对论。
设飞船上的人为B,地面上的人为A.
如果B一直以匀速直线运动驶离A,确实是A,B都观测到对方更年轻,但这样的话,A和B也永远不会再见面,来确认到底谁年轻
B要回来,必须经过一个变速阶段,减速到0再加速返回,所以飞船B的整个旅程就不是一个惯性系,就是在掉头前后,B对A的描述从一个惯性系急剧的变化到另一个惯性系
用公式计算可知,掉头后由于速度变为负的,所以时间差也变为原来的负值!假设B掉头的地方距地球8光年,B的速度为0.8c=0.8光年/年,掉头前B观测到A的钟落后了6.4年,掉头后B会发现A的钟变为超前自己6.4年,所以B发现掉头的瞬间地球上过去了6.4+6.4=12.8年
A的结论:8光年以0.8c的速度要飞10年,所以20年后B会回来,但B的钟变慢,地球上20年后B应该只过了12年
B的结论:因为动尺缩短,8光年的距离在B看来只有4.8光年,所以B在飞船上只需飞6辏?2年即可回到地球;而在B看来地球上A的钟变慢,B过了6年时A的钟只走了3.6年,来回7.2年,再加上掉头时突变的12.8年,在B看来地球上A应该过了7.2+12.8=20年
可见并无矛盾
为什么掉头时时间会突变?首先要确认掉头前后B所处的是两个不同的参考系。由洛仑兹变换中t的公式可推得,掉头前:
tA-tB=(u/c^2)*(xA-xB)=0.8*(-8)= - 6.4年,即地球上A的钟落后了6.4年
掉头后只需把u换成(-u):
tA2-tB2=-0.8*(-8)=6.4年,变成了超前6.4年
-------------
其中tA,tB是掉头前B观测到的A的钟及B自己的钟的时间
tA2和tB2是掉头后的
xA和xB是A与B的坐标位置
在本问中,航天飞船经历了加减速阶段,时间由于广义相对论效应而变慢,而地球上的时间一直都是那么快,所以实际情况和(A)符合,但不再只是侠义相对论的效应,而是由广义相对论所根本上决定的。
参考资料:《相对论与时空》,郑庆璋,崔世治,90--94页
参考资料:http://zhidao.baidu.com/question/1979703.html

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简单问题,如果要比较,那么就要把两人放到一起,那必然有一个加速运动的,破坏了两个相对的条件,加速是绝对加速的,所以有一个一定和另一个不一样。

详细的你自己去搜双生子佯谬,这种问题主要就出在惯性系与非惯性系上,参照系的相对不变性建立在同为惯性系的基础上,取飞船为参照系明显是一非惯性系,不能把相对论往上面套

你这个假想实验中,牵涉到加速度对时间的影响,这个不是狭义相对论能解决的问题,你只要假设两个相同飞船,匀速远离,这个实验中,没有加速度,应该符合狭义相对论,就能看出很多人并未真正理解相对论,不知道运动是相对的,光速不变的条件是对介质恒定。
相对论并不能把经典理论发展,而只是在经典理论框架内的测量现象,参见百度词条:科学、客观、相对论、狭义相对论、声速相对论、论动体的电动力学,和其它相对论相关...

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你这个假想实验中,牵涉到加速度对时间的影响,这个不是狭义相对论能解决的问题,你只要假设两个相同飞船,匀速远离,这个实验中,没有加速度,应该符合狭义相对论,就能看出很多人并未真正理解相对论,不知道运动是相对的,光速不变的条件是对介质恒定。
相对论并不能把经典理论发展,而只是在经典理论框架内的测量现象,参见百度词条:科学、客观、相对论、狭义相对论、声速相对论、论动体的电动力学,和其它相对论相关词条,我的解释,通俗易懂,逻辑性强,指出相对论推导中许多疏忽问题。

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此为“孪生子佯谬”问题,经实验检验,这种现象确实存在,所以就不是“佯谬”了,现在一般称为“孪生子效应”。它涉及到非惯性系,已经超出了狭义相对论的范畴,所以用狭义相对论无法给出解释。

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