假设频率为1赫兹脉冲信号光源与观测者距离为1光年,那么当观测者与光源间共有365 x 24 x 3600个脉冲信号(观测者与光源相对静止)。
如果观测者在0.00000001秒间提速到0.8 c向光源运动,那么观测者将观测到频率为3赫兹的蓝移信号,观测者与光源间的信号数量瞬间增加到1.8x365 x24 x 3600个(解释:当观测者提速到0.8c时,从观测者视角来看,是光源以0.8c向观测者运动,这时观测者与光源的距离为0.6光年,光信号之间的距离为1/3光秒)。
如果观则者在0.00000001秒间刹车停止,那么观测者与光源间的信号数量瞬间减少为365 x 24 x 3600个脉冲信号,0.8x365x24x3600个信号瞬间消失。
如果观测者继续在0.00000001加速到0.8 c远离光源运动,那么观测者与光源间的信号数量瞬间减少为0.2x365 x 24 x 3600个脉冲信号,0.8x365x24x3600个信号又瞬间消失了。
这在数学上逻辑上有什么问题吗?来分析一下双生子佯谬。
假设孪生子哥哥和弟弟,出生后弟弟留在地球上,哥哥乘坐火箭以0.8c到达1光年远的天体然后再以0.8c返回与弟弟相遇。相遇时弟弟2.5岁,哥哥1.5岁。
为了便于分析让弟弟每秒发出一个脉冲光信号,以哥哥视角来观察弟弟发来的信号。当哥哥以0.8c离开地球时,天体与地球距离发生尺缩为0.6光年,天体以0.8c的速度朝着哥哥运动,地球以0.8c的速度远离哥哥。当天体与哥哥相遇时,哥哥经历的时间为0.75年,弟弟经历的时间为0.45年,弟弟共发出了0.45x365x24x3600个信号,哥哥收到0.25x365x24x3600个信号,0.2x365x24x3600个信号正在地球与天体之间以光速飞向哥哥。然后哥哥以极短的时间减速加速完成掉头,继续以0.8c的速度返回地球,就在这短短的瞬间,弟弟变成了2.05岁,已经发出了2.05x365x24x3600个信号,地球与天体之间共有1.8x365x24x3600个信号,瞬间多了1.6x365x24x3600个信号。然后哥哥时间经过0.75年,弟弟时间经过0.45年,哥哥与弟弟相遇,哥哥1.5岁,弟弟2.5岁。皆大欢喜,数学上契合。
哥哥以极短时间掉头是个神奇的过程,这个过程或许在广义相对论中做出了合理解释,也或许每个物理科学家都有自己的见解和争议。
假设哥哥以极短时间掉头并加速到0.8c后,也就是在这个神奇的过程完成之后,在弟弟的年龄跳跃到2.05岁后的下一个瞬间,哥哥的火箭与天体上的巨石相撞,停止在了天体之上。这时弟弟已经2.05岁,已经发出了2.05x365x24x3600个信号,地球与天体之间共有1.8x365x24x3600个信号正在向哥哥飞来,这些信号花一年时间全部到达哥哥。也就是说哥哥停在天体上收到信号频率为1.8赫兹。而天体收到信号的频率只能是1赫兹。我们的理论自相矛盾了。矛盾的还有哥哥与弟弟的年龄不再与理论相符。
唯一解决这个矛盾问题的办法只有让弟弟的时间倒流(只有时间倒流才能在时间上符合对应关系),由2.05岁变为1.25岁,0.8x365x24x3600个信号瞬间消失,哥哥与弟弟之间的信号数量变成365x24x3600个信号。
如果哥哥又突然加速为0.8c远离弟弟方向,弟弟的时间只有再次倒流,变为0.45岁,哥哥与弟弟之间的信号数量变成0.2x365x24x3600个信号,0.8x365x24x3600个信号再次瞬间消失。
好吧,加速度对于现代物理来说就是个神奇的过程,当我们~~不,只要宇宙间任何一个物体的加速度都会影响宇宙间其它物体的时间,或向前跳跃,或向后倒流。
再假如当火箭撞上巨石,碎片以不同速度向不同方向运动,每个碎片要求弟弟的年龄又各不相同。。。。。。
这也是为什么你会觉得双生子佯谬难以理解,在潜意识里面就不愿意接受它,原因就在于它它本质上不符合数学逻辑。
继续计算,
再假设100亿光年远的地方有个脉冲信号天体光源,频率为1赫兹,与地球相对静止。光源与地球连线正好与哥哥火箭运动方向垂直。当哥哥和弟弟分开时同时开始计数遥远天体脉冲信号,哥哥以0.8c旅行回来与弟弟相遇时应该收到相同数量的天体信号个数。地球上弟弟收到的信号频率为1赫兹,而哥哥收到信号的频率是0.6赫兹,弟弟经历的时间长,而哥哥经历的时间短,弟弟看见的频率不变,哥哥看见的是红移频率。两人看见的天体脉冲信号数量无法相等。
到底谁的时间快,谁的时间慢,用遥远的时间信号一对比,立见分晓。
这个问题不是打个补丁(来个本轮)可以解决的,因为这需要否定相对论多普勒频移公式,或者说只有承认相对论是错误的才能解决。相对论在数学上是不自洽的。
遥远的天体,是物理无法绕开的梗,牛顿的水桶实验,傅科摆,陀螺,Sagnac效应,它的位置是物理空间的锚,它的信号,就是物理时间的锚。
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