相对论 一台高速绕地球飞行的火箭其上面有一个人,地面上也有一个人.按照相对论,火箭上看到地面上的时间变慢了,地球上看到火箭上的时间也变慢.但是实验证明火箭上的那个人在几年后会
来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/11/16 23:40:09
相对论 一台高速绕地球飞行的火箭其上面有一个人,地面上也有一个人.按照相对论,火箭上看到地面上的时间变慢了,地球上看到火箭上的时间也变慢.但是实验证明火箭上的那个人在几年后会
相对论
一台高速绕地球飞行的火箭其上面有一个人,地面上也有一个人.
按照相对论,火箭上看到地面上的时间变慢了,地球上看到火箭上的时间也变慢.但是实验证明火箭上的那个人在几年后会比地球上的人年轻.为什么哪?不是都看到对方的时间变慢了吗?
相对论 一台高速绕地球飞行的火箭其上面有一个人,地面上也有一个人.按照相对论,火箭上看到地面上的时间变慢了,地球上看到火箭上的时间也变慢.但是实验证明火箭上的那个人在几年后会
从数学上说,他们俩人在时空坐标中起始点和终点一样,但是路径不一样,如果分按对他们走的路径对原时(定义为sqrt(dt^2-(dx^2+dy^2+dz^2)/c^2),表示实际“感受”到的时间,不管从哪个惯性系看,这个量都是一定的)积分,在地球上的人原时更长.
从物理上说,这两个人所处的参考系并不等价,在火箭上的人实际上处于非惯性系,但是地球上的人处于惯性系,虽然看对方都是加速运动,但其实不对称的.
如果考虑到地球的引力,那么地球上的人也在非惯性系,只要火箭加速度也等于g,那么这两个人相遇时,年龄应该还是一样的.
初次接触狭义相对论的人往往会问诸如“不是都看到对方的时间变慢了吗”“到底谁的时间更慢”“到底谁的长度更短”“到底谁质量更大”之类的问题.其实这都不是问题,打个比方,你把两把尺方那儿,不要平行得放,有个角度,这时候你把一把尺上的1cm投影到另一把尺上就不到1cm,反过来另一把尺上1cm投影到这把迟上也不到1cm,于是站在两把尺(类比于两个惯性系)的人都说对方的那把尺变短了.相对论的情形和这个很接近,只不过要把纯粹空间的旋转(就像这个例子中两把尺原来平行转开一个角度)换成空间和时间联合的旋转(Lorentz变换)而已.
狭义相对论只适用于相对匀速运动的惯性参考系,但火箭要回来就必需先减速再反向加速,火箭上的人一定能感觉到自己的加速,就像刹车时人要前倾,这时就不是惯性参加系了。而地球仍是,因为地球人感觉不到自己加速,所以狭义相对论只对地球适用,对火箭这个加速阶段不能简单地用狭义相对论分析(能分析出来正确结果,但很复杂)。用广义相对论能较好得解释。...
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狭义相对论只适用于相对匀速运动的惯性参考系,但火箭要回来就必需先减速再反向加速,火箭上的人一定能感觉到自己的加速,就像刹车时人要前倾,这时就不是惯性参加系了。而地球仍是,因为地球人感觉不到自己加速,所以狭义相对论只对地球适用,对火箭这个加速阶段不能简单地用狭义相对论分析(能分析出来正确结果,但很复杂)。用广义相对论能较好得解释。
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以上说的都对,我顶一下。
这个问题要用广义相对论解决,仅靠狭义相对论是解释不了的。
火箭有加速度,地球没有加速度(其实是忽略不计),正是这种不同造成火箭上的人会年轻一点的。
人寿命也是有限的。最多算是 100年吧!如果不考虑运动钟的变慢,就是乘光速火箭,人生旅程的界限也不超过100光年,永远到不了遥远的恒星或其它星系。但实际上,地面上的人将看到光速火箭中乘客的寿命大大延长了,从而他们的旅程可以大大超过100光年。相反,火箭上的乘客也看到地球以高速远离火箭而去。因之,在他看来,地球上的人寿命也长了。当地球与火箭的距离超过100光年时,地球上的弟兄们还活着。
这里...
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人寿命也是有限的。最多算是 100年吧!如果不考虑运动钟的变慢,就是乘光速火箭,人生旅程的界限也不超过100光年,永远到不了遥远的恒星或其它星系。但实际上,地面上的人将看到光速火箭中乘客的寿命大大延长了,从而他们的旅程可以大大超过100光年。相反,火箭上的乘客也看到地球以高速远离火箭而去。因之,在他看来,地球上的人寿命也长了。当地球与火箭的距离超过100光年时,地球上的弟兄们还活着。
这里碰到一个难题。
我们设想甲、乙是一对孪生弟旯。他们计划做一次高速飞船旅行,来检验一下狭义相对论。甲留在发射基地,乙周游天外。当飞船再度回到基地时,是甲比乙年轻,还是乙比甲年轻?这里有两种答案∶(1),甲看乙船上的钟变慢了,所以,甲说乙年轻些;(2),乙看基地上的钟变慢了,所以,乙说甲应该比他更年轻一些。在这个两难的境地。运动钟变慢的结论,到底应当怎么办?这是个有名的疑难,叫做“双生子佯谬”。
问题的关键是乙要回到出发点。倘使乙的飞船仅仅作匀速直线运动,是办不到这一点的。乙的飞行路线必然是有来有去,或者是转一个圈子。因此,在甲看来,乙是在做有速度变化的运动,当然。在乙看来,甲相对于他也在做变速运动。
按照运动钟变慢的理论,甲看乙钟变慢,乙看甲钟变慢这种对称性,只有当甲和乙的相对运动速度不变时,才能保持。或者说,只有互相作匀速直线运动的两个惯性参考系,互相之间才是等价的。一旦出现了变速的相对运动,就不能使用这种对称性了。
不要忘记,甲和乙都生活在宇宙间。他们周围还有大量天体。因此,双生子问题中有三个因素∶甲、乙和他们周围的宇宙,如果甲留在基地上,他相对于大量天体并没有做变速运动。在甲看来,只有乙在做变速运动。在乙看来,情况与甲不同。他不但看到甲在做变速运动而且整个宇宙都在做变速运动。一边是整个周围的宇宙,一边只是一个飞船,这是明显的不对称性。所以由对称性引起的两难是不存在的。
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