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上一主题:什么是直角坐标系? 下一主题:哈哈哈
一个初学者的问题
[楼主] 作者:eitk  发表时间:2004/06/09 18:17
点击:813次

    根据相对论,如果一个飞船以接近光速的速度进行太空旅行,那么飞船上的人的时间相对于地球的时间就会变慢,当他们返回地球时,地球的时间会过得比飞船上的时间快,也就是说他们实现了时间旅行,到了未来,不过这种时间旅行是不可逆的;如果地球上的人可以观测到这个飞船上的宇航员,那么这些宇航员看起来会像雕像一样一动不动;飞船上的宇航员如果可以观测到地球,那么地球上的物体运动将会是非常迅速的。

    可是反过来想,所谓飞船以接近光速的速度旅行,这个速度是相对于地球来说的,那么,如果以飞船做参照物,地球也在以接近光速的速度远离飞船,则根据相对论,地球上的时间会比飞船上的时间过得慢,飞船在做了几年的星际旅行后回到地球,地球将只是过了几天!在飞船上的人观测以接近光速的速度远离飞船的地球上的人时,也将是像雕像一样;而以接近光速远离飞船的地球上的人观测飞船上的宇航员,运动也将变得十分迅速!

相对论是如何解释这个问题的呢?或者可以叫做悖论?

我是初学者,希望各位前辈不要笑话我。

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 [2楼]  作者:youngler  发表时间: 2004/06/09 18:57 

这可是争论了一百年的老问题啦,现在还没有争论清楚。
一个初学者的问题
[楼主]  [3楼]  作者:eitk  发表时间: 2004/06/09 19:01 

那也要至少给一个能说得过去的解释吧?
 [4楼]  作者:无尘宗禅  发表时间: 2004/06/09 19:36 

这个问题已不是悖论,而是佯谬。

“飞船上的人的时间相对于地球的时间就会变慢”---这里的时间是地球上的人观测的时间。

“地球上的时间会比飞船上的时间过得慢”----这里的时间是飞船上的人观测的时间。

当他们始终处于相对运动时,就会又如上结论。并且他们两人得到的结果是对称的。

当它们从静止开始分开到掉头回来又静止在一起后,它们所经历的过程是对称的,或者说是一样的。这时他们经历一样,通俗地讲他们的年龄一样。

 

 [5楼]  作者:youngler  发表时间: 2004/06/09 19:42 

关于双生子佯谬的一点资料,不够瘾的话,可用网络搜索工具寻找这方面的资料。
“双生子佯谬”是讲在地球上有一对双胞胎,哥哥当了宇航员去太空以接近光速的速度旅行。由于速度v接近光速,将 v 代入爱因斯坦的时间公式可以得出哥哥在飞行了多年以后,实际上比本地弟过了短得多的时间(在以86.6%光速,约合每秒 259800 公里的速度旅行时,宇航员的时间减慢一半)。当哥哥返回地球时,会发现比双胞胎弟弟年轻了许多。
双生子的矛盾现象曾引起过对相对论的很多讽刺与争论。反对最强烈的是一位物理教授名叫丁格尔 ( Herbert Dingle )。他在 1956 年到 1968 年之间发表了至少15 篇文章反对相对论。丁格尔认为,根据相对论的基本论点,所有速度都是相对的(就因为如此才叫“相对论”),宇宙间没有一个绝对不动的地方可用来做参考点 ( reference point )。在相同情形之下,任何点都可作为参考点。当地球作为参考点或观察点时,宇航哥远航回来,因在旅程中时间变慢,他的生理年龄会比本地弟年轻。但是如果以太空船作为参考点,这样太空船可认为是不动的,宇航哥可先看到地球快速离开,然后又返回到太空船来。这样一来,在宇航哥看来,地球及本地弟是以速度 v 在远航旅行,那么按照相对论的时间公式,旅行的本地弟应比宇航哥年轻。根据相对论,他们应该彼此互相比对方年轻。这就导致了明显的悖论,也是不可能发生的事。丁格尔直爽地写道 :“当宇航哥远航回到地球上时,他的生理年龄必须与本弟弟完全一样,或者相对论应该被否定并放弃”。
这一推理极大的威胁了相对论的合理性。几十年来,维护相对论的科学家们找出了各种理由来解释这一悖论。迄今为止,较有代表性的说法是当以太空船作为参考点时,尽管船上的宇航哥看到地球加速离去,但是地球上的人并不觉得任何力量在推动他们。这与以地球作参考点是不同的。当太空船离去时,地球上的人们并不觉得有任何不同,也没有感到任何推力,他们的生活照常。但宇航哥会感到有很大的推力产生加速度,使他的速度越来越快。推力乘以距离等于能量。动能就越来越大了。相对论指出能量与质量是相当的。能量增加时质量也增加。在太空船上的质量大时,人们的行动,生活及新陈代谢都会迟钝,时间也就缓慢了。
实际上这种解释已经在某种程度上否定了爱因斯坦相对论的时间公式。在爱因斯坦的时间公式里我们可以看出,时间的变化仅仅和物体的相对速度 v 有关,而于物体的加速度(或者推力)无关。这里所引入的能量增加和推力和爱因斯坦的时间公式并无关联。因而,如果加速度或者能量增加是使时间变慢的因素,爱因斯坦的时间公式就必须加以修改,将这些因素引入公式。另外还有以引力波和其他因素来解释这一悖论的观点。但是关键在于爱因斯坦的时间公式除了相对速度之外,与其他一切因素概无关联。任何以速度之外的因素来解释这一公式的企图,都给人以强词夺理的印象。举例来说,一个孩子用石头砸了别人的窗户,而孩子的家长为了给孩子辩护,非要说是昨晚的冰雹砸碎的。尽管冰雹可以砸碎窗户,但改变不了孩子砸碎窗户的事实。也许引力波或者加速度(推力)可以改变时间,但这并不等于相对速度就可以改变时间啊。
尽管“双生子佯谬”在爱因斯坦生前就已经争论了很久,但爱因斯坦一直没有修改这一公式,可见他本人并不认可引用附加因素所作的种种解释。由于在实验室里得到了很多支持相对论的实验数据,相对论日益得到科学界的接受,“双生子佯谬”渐渐被人冷落,但它一直是相对论的一个死结。此结一日不解,相对论一日不能成为世人普遍接受的科学真理。
实际上“双生子佯谬”有另一种更复杂的形式,使相对论更加陷入无法解释的悖论。
假设双胞胎两人都成为了宇航员,同时被派往太空的 A、B 两星球执行太空任务。两星球分别位于地球相对的东西两侧,在距离地球10光年的位置上。两兄弟乘坐的飞船速度为 0.5c(光速的一半),飞抵各自的目的星球后,随即返回地球(在各自目的星球仅作极短暂的停留,例如一天,可以忽略不及)。当以地球为参照系时,双胞胎兄弟在太空的飞行时间均为 40 年(单程 20 年),而飞船上的时间均为 34.64 年(从爱因斯坦时间公式求出 0.5c 的速度时,地球上的每年变为飞船上的 0.866 年 )。因而两兄弟的年龄应该没有分别,都为出发时的年龄加上 34.64  年。
然而,如果以哥哥的飞船作为参照系,则弟弟的速度在飞行前半段等于以光速离开,而后半段等于以光速接近。如果将此速度值代入爱因斯坦公式,则弟弟的飞船时间等于零,也就是说弟弟飞船上的时间停止了。当大家返回地球时,哥哥老了 34.64 岁,而弟弟则还是出发时的年纪!如果以弟弟的飞船作为参照系,则弟弟老了 34.64 岁!按照相对论理论,参照系的变换是不应该影响计算结果的。如果只能允许一个不遍的绝对参照系(地球参照系),那么相对论就不是相对论了,干脆叫“绝对论”得了。
在上面的例子中,如果把哥哥和弟弟的飞船加速到0.6c,则会出现双胞胎飞船之间的相对速度超过光速达到 1.2c 的现象!在理论上这是可能的,对于地球来说他们并没有违反最高速度以光速为限的相对论。然而他们之间的相对速度却超出了相对论所能允许的限制条件。如此一来,在爱因斯坦的时间公式里就会出现负数开根号的不合理现象。因此相对论并不像主流学派所认可的那样无懈可击,仍然有待于人类进一步的探索和深化了解并加以改进。
[楼主]  [6楼]  作者:eitk  发表时间: 2004/06/09 19:51 

那所谓的速度越快时间相对越慢就是不正确的咯 应该是时间仍然不受速度影响 因为速度本来就是相对的 根本没有绝对的参照物。大师

 

[楼主]  [7楼]  作者:eitk  发表时间: 2004/06/09 19:53 

谢谢 谢谢
一个初学者的问题
 [8楼]  作者:无尘宗禅  发表时间: 2004/06/09 20:09 

如果两者一直以一定速度相对运动,那么他们看对方的时间都慢。为什么会都慢呢?因为他们的立场不同,他们都是以自己的参照系为测量基准。相对论就是这样的相对,你看我慢,我看你也慢。

 [9楼]  作者:无尘宗禅  发表时间: 2004/06/09 20:14 

佯,假也。百年的疑问早解决。去认真读读书,包括高等代数,你就不会理解你贴的东西中的谬误了。
一个初学者的问题
 [10楼]  作者:无尘宗禅  发表时间: 2004/06/09 20:16 

佯,假也。百年的疑问早解决。去认真读读书,包括高等代数,你就能理解你贴的东西中的谬误了
一个初学者的问题
 [11楼]  作者:pp_2002  发表时间: 2004/06/09 20:43 

回复:可两个人碰面后发现时间并没有变慢,那企不是意味着先前的测量都是错的,毫无意义
一个初学者的问题
 [12楼]  作者:youngler  发表时间: 2004/06/09 21:03 

大师多看看天地万物,就知道闭着眼睛瞎敲木鱼的可笑。
一个初学者的问题
 [13楼]  作者:刘久明  发表时间: 2004/06/09 21:08 

这才象话!

那么铯原子钟实验有该如何解释?

还有霍金说经过宇航的人无论如何也可以得到那么一点点寿命的延长又如何解释?

 

 [14楼]  作者:无尘宗禅  发表时间: 2004/06/09 21:15 

是的。今后你该时时自省着点,尽量改了这毛病。
一个初学者的问题
 [15楼]  作者:youngler  发表时间: 2004/06/09 21:19 

Einstein 说飞船上的哥哥年轻,你这个数据库怎么搞的?
一个初学者的问题
 [16楼]  作者:无尘宗禅  发表时间: 2004/06/09 21:22 

你知道爱因斯坦讲话的前因后果吗?别断章取义。
一个初学者的问题
 [17楼]  作者:无尘宗禅  发表时间: 2004/06/09 21:24 

那是有引力场的存在,我的老兄。你这样的问题已经在本论坛说得起茧了!!
一个初学者的问题
 [18楼]  作者:youngler  发表时间: 2004/06/09 21:25 

‘佯,假也’,大师就这么简单地来理解科学文字,科学文字没有木鱼这么简单。
一个初学者的问题
 [19楼]  作者:刘久明  发表时间: 2004/06/09 21:30 

哦,原来是一事一议

那么μ介子寿命问题也是“有引力场存在”而引起的啦?

真不知到您是怎么学的相对论!

 [20楼]  作者:无尘宗禅  发表时间: 2004/06/09 21:30 

如果时间间隔是从他们离开为起点,他们重新回到一起为结束,那么两人先前得时间测量的累加是相同的。
一个初学者的问题
 [21楼]  作者:无尘宗禅  发表时间: 2004/06/09 21:33 

不懂你想说什么。μ介子寿命问题是狭义相对论的结果,无矛盾存在。
一个初学者的问题
 [22楼]  作者:无尘宗禅  发表时间: 2004/06/09 21:35 

请高见,‘佯’何意?
一个初学者的问题
 [23楼]  作者:pp_2002  发表时间: 2004/06/09 21:36 

回复:一个是本征时,一个是因有速度而变慢的测量时,两者叠加是不可能相等的。
一个初学者的问题
 [24楼]  作者:youngler  发表时间: 2004/06/09 21:40 

我觉得这里不存在前因后果的问题,大师认为有,可以说来听听!
一个初学者的问题
 [25楼]  作者:youngler  发表时间: 2004/06/09 21:43 

双生子不是佯谬,而是真谬。
一个初学者的问题
 [26楼]  作者:pp_2002  发表时间: 2004/06/09 21:43 

更多的学者把此归结于返航时存在的加速度,但如果假定变速引擎很强大,加速时间很短,可以忽略,此问题依然存在
一个初学者的问题
 [27楼]  作者:无尘宗禅  发表时间: 2004/06/09 21:46 

甲观测乙,乙加速离开甲,匀速远离甲,乙减速停止,乙加速返回,乙匀速接近,乙减速靠近甲。其中那段是本征时?
一个初学者的问题
 [28楼]  作者:刘久明  发表时间: 2004/06/09 21:47 

感觉好象换了个全新的无尘。

我只是想提醒您,根据相对论,运动物体的寿命会延长,这这在相对论中并非观测结果。也就是说根据相对论,不能说“通俗地讲他们(地球上的人和飞船上的人)的年龄一样”。

看了您关于“这个问题已不是悖论,而是佯谬”一贴的解释,给我的感觉是,我们已不仅仅是常在论坛见面的朋友,而是亲密的反相战友了。

 [29楼]  作者:youngler  发表时间: 2004/06/09 21:51 

就允许一事一议,相对论都无法把问题说清楚,如果说清楚了,也没有我们在这里讨论了。
一个初学者的问题
 [30楼]  作者:无尘宗禅  发表时间: 2004/06/09 21:51 

不可忽略。加速越大,引起的时间效应也就越大。这于经典不一样。
一个初学者的问题

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