時間膨脹效應,為什麼是時間變慢了而不是鍾變慢了?

2020-12-19 科學船塢

你錯誤的理解了測量時間膨脹效應的鐘是我們日常生活中用到的鐘了,此鍾非彼鍾,你理解意義上的鐘是人工製造的鐘,而測量時間膨脹效應的鐘是天然的時間量度,所以不會出現你題目描述的問題。

自從時間膨脹效應被提出,相關的實驗驗證一直在進行,上世紀四十年代,科學家在測量μ子的數量時,發現快速移動中的μ子的衰變速度要比它們相對我們靜止時的衰變速度要慢10倍,這表明速度的快慢確實影響了它的衰變快慢,半衰期是一定的,那麼肯定是時間變慢了,所以實驗驗證也是沒有問題的。

還有一次實驗是在1971年,物理學家為了驗證時間膨脹效應,特意將4個極為精準的銫原子鐘放在了民航客機上,等它們到達了目的地時,發現飛機上的原子鐘,它的時間確實比地面上的原子鐘慢了59納秒。

為什麼不是銫原子鐘自身變慢了呢?

銫原子鐘是一種極為精密的原子鐘,它是根據銫原子內部的電子在兩個能級間跳躍時輻射出來的電磁波作為標準,這是人類無法用客觀條件來進行限制的,目前最為精確的銫原子鐘可以保證在2000萬年間裡不會變慢或變快一秒。

銫原子鐘

如何來理解時間?

時間是人類的定義,雖然看不見也摸不著,但是它真實的且客觀的存在,它存在於慢慢腐爛的蘋果中,也存在於人們日出而作、日落而息的進程中,我們用時間來記錄歷程,時間也許並不叫做時間這個名字,它可以叫任何一種名字,但這並不改變它存在的本質。

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  • 時間根本就不是物質,更沒有質量,為什麼引力會讓時間變慢呢?
    愛因斯坦在《廣義相對論》中指出,引力可以讓時間變慢,對於同一個物體而言,它所受到的引力越大,其感受到的時間就越慢,對此他還給出以下公式用以計算(公式中的t代表被觀測者的時間,T代表靜止參考系的時間,G代表引力常數,M代表產生引力場的天體質量,r代表引力場中心與被觀測者之間的距離,c代表光在真空中的速度)。
  • 為什麼引力會使時間變慢?
    想要通過一篇問答來仔細講準確廣義相對論是不現實的,因此我們可以先從狹義相對論開始入手,畢竟狹義相對論中也是存在鍾慢(也就是時間變慢)效應的,而狹義相對論只是廣義相對論在時空平直時的特殊形式,因此了解狹義相對論十分有必要。狹義相對論的兩大基本前提:狹義相對性原理和光速不變原理。
  • 根據相對論,運動的人時間會變慢,那靜止的人有可能時間變快嗎?
    我們將題主的問題分為兩部分:①運動的人,其時間會變慢。②靜止的人,如何改變自己的時間?先來看第一部分,所謂運動的人時間變慢,這是基於狹義相對論的結果,但這個時間變慢在不同參考系內的看法是不一致的,因為關鍵在於相對速度是多少,下式就是狹義相對論關於時間膨脹的公式其中v指的是相對速度,也就是說當觀察者立於地面不動時,面前跑過去一個人,那麼觀察者就能得出跑步者時間變慢的結論
  • 時鐘雖然不會變慢,但時間真的會變慢,鍾慢效應與狹義相對論
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  • 廣義相對論中引力是如何使時間變慢的?
    按照狹義相對論,運動的尺會縮短,運動的鐘會變慢,這是狹義相對論的「尺縮鍾慢」效應、尺縮鍾慢的意思是,當你測量一個距離,比如地球到月球的距離,你靜止的時候測量到的地月距離是l,當你駕著飛船從地球高速飛向月球時測量到的距離就會小於l,並且速度越大測量到的地月距離就越短。狹義相對論有一條基本原理叫相對性原理,意思是物理規律在所有的慣性系中具有相同的表現形式。
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    據說,金字塔的重量非常巨大,對周圍的任何事物都有萬有引力,因此只要是接近金字塔的人,其時間就會變慢,不過這種效應出現的概率非常小,只有十億分之一秒亮級。這種效應也剛好印證了愛因斯坦廣義相對論中的一個結論:引力使時間變慢。實際上,當人走近一座大山的時候,時間變慢的效果會更加顯著。因為從理論上來說,實心的大山應該比空心的金字塔重,所以引力就相對要更大點。
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    愛因斯坦的狹義相對論表明,時間的流逝速率會隨著速度的增加而變慢。速度的極限是光速,速度越接近光速,時間越趨於靜止。那麼,時間和光速之間存在什麼關係?從生活經驗來看,時間就是時間,光速就是光速,兩者壓根扯不上什麼關係。對於一艘速度為光速的宇宙飛船,飛到25光年外的織女星,所需的時間為25年。
  • 根據狹義和廣義相對論,天宮二號上的時間比地球上快還是慢?
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    一個轉變的狀態,時間變慢了,變長了。 這是一個特別的狀態,開始的時候,是感覺周圍的一切都變慢了。 後來,發現時間也變慢了,一段同樣的時間裡,仿佛過了很久。 今天,又有了另一種感覺,類似於涅槃,但那是什麼,也不確定。 這其中發生了什麼,可以靈魂環看一下,為什麼會這樣?
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    前面我寫過很多篇關於狹義相對論的文章,其中介紹了一個非常核心的物理現象:時間膨脹。也就是說時間本身也會變慢,時間也有一個自己的速度,每個人的時間流逝速度其實並不一樣。但是不少網友依然無法理解時間是如何變慢的,也無法合理理解狹義相對論所說的時間變慢,到底是指啥變慢了,今天我來進一步剖析時間的神秘面紗。首先要理解一個概念:慢。什麼叫變慢了?其實就是單位時間內某項操作次數(或者量)變少了,比如我說這輛火車變慢了,就意味著單位時間內火車移動的距離變少了。所以變慢就包含了兩個核心概念:1、單位時間。2某操作次數(或者量)變少。
  • 理論上,有哪些辦法可以讓時間變慢?
    時間是人類用以描述物質運動過程或事件發生過程的一個參數。確定時間,是靠不受外界影響的物質周期變化的規律。既然如此,那麼通過哪些方式可以讓「時間變慢」呢?請看下文:通過提高速度可以使時間變慢愛因斯坦證明,運動和重力能夠影響時間。
  • 從狹義相對論到廣義相對論,非慣性系中的時間膨脹效應
    鍾慢效應和尺縮效應很好地證明了慣性系下的時間膨脹效應。值得一提的是,在慣性系下,時間膨脹具有相對性,時間流逝速度的變化是針對於不同參考系而言的。比如運動中輕子的時間流逝速度變慢是針對於靜止參考系而言的,如果以另一個做同向運動的輕子為參考系,那麼其時間流逝速度則是不變的。
  • 能讓時空彎曲的不僅是質量,還有速度,時間膨脹效應與廣義相對論
    我們習慣於把時間和空間作為兩個事物分開來說,可在物理學上,時間和空間是一個整體,並稱為時空,時空才是它們真正的名字。時間與空間密不可分,二者只能同時存在或同時不存在,所以時間和空間都是客觀存在於宇宙之中的。不過,無論是時間還是空間,並不是永遠穩定而平緩的,它們會因為引力的作用而發生彎曲。
  • 相對論裡面的「時間變慢」在哪種情況下具有可比性?
    前面的文章我主要圍繞狹義和廣義相對論的理論分析,也分析了引力波和黑洞的一些特效,但是關於時間變慢,很多網友依然糾結於是否矛盾問題,所以本期再談相對論裡面的時間變慢問題。答案就是甲的時間變慢了,具體變慢多少就看火車的速度是多少,速度越快,甲的時間越慢。但是甲看自己的時間並未變慢,因為這時參考系已經不知不覺由地面切換到火車裡面了,參考系變了「時間變慢」效果就要重新來分析了。但是當以甲作為視角,甲可以說地面的人是在以0.1c的速度運動,甲自己沒動,所以甲也得出結論:地面的人時間變慢。地面視角看甲:地面人說甲時間慢了,甲的視角看地面:甲說地面人時間變慢。
  • 「廣義相對論」和「狹義相對論」都說時間會變慢,有啥區別?
    廣義相對論和狹義相對論我在前面的文章中都講了不少,其中有個效應:時間變慢,不少朋友仍然有很多疑惑,所以今天這期節目就針對「時間變慢」效應給大家再度剖析。如果此時你去看火車裡的人會發現「時間變慢」了,但是火車人看自己發現時間未變化,針對這個看似矛盾的問題其實並不矛盾,如果你看了我之前寫的狹義相對論文章就應該知道,狹義相對論造成的「時間變慢」這個效應本身也是「相對的」,效應本身相對意味著換參考系,「效應」就會發生變化。