相對論中:時間在狹義和廣義的概念下有什麼不同?

2021-01-10 科學探索家

下面是我們經常會在科普文章看到的一個公式:

這是狹義相對論的結論,物體速度越快,時間過的越慢。

其實難懂是因為大家只針對相對論的結論去思考。如果大家能看看狹義相對論的原理還有一些推導過程,會發現並沒有那麼難以理解,一切都結論都是那麼水到渠成。

狹義相對論兩大原理

光速不變原理(實際叫作光速不疊加更好)狹義相對性原理(後來的廣義相對論,直接推廣為相對性原理)

狹義相對論神奇就神奇在第一條原理。它規定了任意慣性系中光速為恆值。因為這與我們的認定的常識相違背。

由此產生了洛倫茲變換式,也就是那些狹義相對論結論的基礎數學變換式。大家有興趣可以去網上找找看看,不難的。

有了這些變換式,那些像鍾慢尺縮,質量增大,速度疊加 甚至 質能轉換式 也可以推到出來。

關於廣義相對論的時間

實際上在相對論中,或者是愛因斯坦從未說過能回到過去啊,穿越未來啊。本身相對論中就是禁止發生這些事的。

那麼所謂的時間穿越是怎麼實現呢?

其實很簡單,在狹義相對論中,如果你在一艘超高速的火箭裡,假設運行一年,但地球上已經過了一百年,這時你回到地球,就會發現,人類的社會已經過了100年了,就像穿越到未來一樣。

廣義相對論中

,你可以不需要那麼高速的飛行器,

你可以坐飛船去大質量天體附近逛一圈,比如黑洞

。。。,但是注意不要被吸進去哦,逛完之後再回到地球,

你會發現,雖然你才出去一會會兒,但地球已經過去了數百年!

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相關焦點

  • 狹義相對論與廣義相對論的區別(下)
    而且請注意,被彎曲的不僅僅是空間,還有時間,所以穿越的辦法有兩個,就是在引力比較大的或者現在我們知道了廣義相對論就可以說是「凹陷」「被扭曲」的時空程度比較大的地方去呆一會,你就會跨越時間了。而狹義相對論裡說的是什麼,是你坐在接近光速的飛船裡,你的時間會變慢,這樣也能穿越時間,這是在不同尺度上的。說到這裡我還要澄清一點。
  • 狹義相對論和廣義相對論的區別是什麼?
    要了解狹義相對論和廣義相對論的區別,我們首先要搞清楚,這兩個理論大概說了什麼?狹義相對論我們先從狹義相對論說起,其實狹義相對論解決了一個物理學的重大矛盾。在愛因斯坦之前,最成功的兩個理論分別是牛頓提出的牛頓力學和麥克斯韋提出麥克斯韋方程。
  • 極簡科普:什麼是狹義相對論和廣義相對論?
    我們先看狹義相對論(叫狹義,是因為狹義相對論只在慣性系中有效,它考慮的是平直時空的問題,不涉及引力),看看它到底修正了牛頓力學的哪些東西,看看有哪些東西到了接近光速的時候就不能用牛頓力學來解釋了。所以,簡單的來說,狹義相對論就是愛因斯坦假設光速在不同的參考系下都一樣,然後把牛頓體系裡除了萬有引力定律的東西重新給推理了一遍。因為光速是不變的,所以在愛因斯坦推導出來的新公式裡,啥都跟速度光速有關係,時間、長度、質量、能量都是,然後就有了上面說的運動的物體時間會變慢,長度會縮短,質量會增加這些狹義相對論的效應。
  • 狹義相對論和廣義相對論到底有啥區別?
    之前的所有文章,我們多次談到相對論中的時間膨脹和長度收縮概念,其實這裡所說的相對論僅僅是狹義相對論,其中長度收縮僅僅是一種相對效應,也就是地面人看運動的物體,長度變短了,但是運動物體自己看自身,長度依然是沒變的,這就是長度的相對性,如果不理解這個,可以翻翻前面的文章看下。
  • 通俗解釋一下狹義相對論和廣義相對論
    你好,學術星人微信公眾號:學術星球來源:長尾科技(ID:changweihulianwang),
  • 通俗的解釋一下狹義相對論和廣義相對論
    有一大批人試圖用以太來解釋這個,後來這一批全部陣亡,不解釋。愛因斯坦想,光這小子好像確實與眾不同,不同參考系下的光速確實都是一樣的,不符合以前的疊加原理,這種事情要怎麼辦呢?為什麼光速會不變呢?愛因斯坦推出來的這一套就是狹義相對論。所以,簡單的來說,狹義相對論就是愛因斯坦假設光速在不同的參考系下都一樣,然後把牛頓體系裡除了萬有引力定律的東西重新給推理了一遍。
  • 「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。這裡的「時間」就好像剛剛討論的「速度」,因為時間和速度一樣,都需要選參考系才有意義。以上就是狹義相對論的「時間變慢效應」的內容。但是大家似乎隱隱感覺A說B時間慢了,B又說A時間慢了,這似乎就是矛盾的?其實內心之所以有這種想法就是因為,內心總是想把A和B的時間進行比較看誰才是真理,其實都是真理,只是參考系不同。
  • 愛因斯坦的廣義相對論是什麼?
    如何理解廣義相對論?愛因斯坦的廣義相對論可以用幾個字來表達:「時空告訴物質是如何運動的;物質告訴時空是如何彎曲的。」但是,物理學家約翰·惠勒的這一簡短描述隱藏了一個更為複雜、更深刻的真理。除了量子理論,廣義相對論是現代物理學的兩大支柱之一,即:引力理論和關於行星、星系和整個宇宙的理論。
  • 這很物理:時間的形狀、廣義相對論中的時間測量
    廣義相對論同樣如此,只是其中考慮的除了空間的幾何形狀之外,還有時間的幾何形狀。時間有形狀嗎?這個還是真有。我們回憶經典力學中所有時間測量的方法,都可以歸結為對某種等周期性運動物體的軌跡測量,時間對應的是周期性運動物體在空間中的幾何位置,這就是牛頓力學中時間的幾何形狀。
  • 狹義相對論與廣義相對論的區別(上)
    狹義相對論與廣義相對論的區別(上)「屠龍之術」又來啦,相對論之所以很多人難理解不只是我們上期說的那幾個原因
  • 愛因斯坦是如何發現狹義和廣義相對論的?很多人都不搞錯了!
    就是因為沒有實驗驗證,直到愛丁頓在1919年觀測到了和廣義相對論相符的日食現象,愛因斯坦和相對論才開始慢慢被大家接受,而愛因斯坦提出狹義相對論的那一年是1905年,足足過去了14年。追光的少年有了上面的背景,愛因斯坦就開始搞事情了。16歲的愛因斯坦就在思考一件事:如果我追著一束光跑,我會看到什麼?如果我的速度達到光速,我會看到什麼?我會看到靜止不動的光子麼?
  • 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?
    根據相對論的時間膨脹效應,由於天宮二號在太空中飛行,那上面的時間流逝速率與地球上相比會有所不同。不過,只有在接近光速和強引力場的情況下,時間膨脹效應才會變得很顯著。天宮二號和地球的時間流逝速率差異其實很小,小到只有用原子鐘才能測出來。
  • 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。
  • 伽利略相對性原理,狹義相對性原理,廣義相對性原理,什麼特點?
    下面分別說一下伽利略相對性原理,狹義相對性原理,廣義相對性原理。各有什麼特點?一.伽利略相對性原理什麼是伽利略相對性原理呢?顯然,這個原理是力學中的伽利略相對性原理的推廣。同時,愛因斯坦提出了「光速不變」原則,這一理論豐富並發展了伽利略的相對性原理,使物理學進入相對論時代。但是,狹義相對論並不能完全解釋時空概念,因此,之後的廣義相對論的提出,對相對性原理的解釋更近了一步。
  • 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。
  • 廣義相對論中的「時空彎曲」為什麼特別難理解?
    上一篇文章中我詳細談到了廣義相對論中的「時空彎曲」概念,大家應該有一個初步的認識,不過大家肯定也有疑問,對「時空彎曲」概念依然有點蒙圈。別急,這一講我將進一步給大家剖析時空彎曲概念。這是因為根據前面狹義相對論的結論:時間本身具有相對性,會因參考系變化而變化。而空間本身也是具有相對性的,所以具有相對性的空間+具有相對性的時間,組成的「時空」這個物質就變得特別有「可塑性」了。平直的時空,當空間增加X,時間就會相應增加T,而且處處都是這樣。
  • 愛因斯坦系列之七:戰爭下的廣義相對論
    1905年狹義相對論的出生仿佛如鯁在喉,不吐不快,全世界物理學家都沒日沒夜為伊消得人憔悴,因為大家都明白,此劍不出物理學徹底沒的玩兒了,愛因斯坦捷足先登,不過證明他才思敏捷。廣義相對論的出現完全不同,它像晴天霹靂一樣沒有任何先兆,它是愛因斯坦天才最強有力的證據。可以說,沒有愛因斯坦,今天咱們也未必就能發現它。
  • 廣義相對論簡史
    愛因斯坦的奇蹟年。他發表了四篇開創性的論文,其中包括了狹義相對論。狹義相對論重新塑造了我們對時空的理解。他開始思考引力和加速度是否是等效的,也就是等效原理。等效原理是他最快樂的思想。愛因斯坦和格羅斯曼合作發表了一篇關於引力理論的論文,他們稱該理論為:Entwurf理論。大衛·希爾伯特出席了愛因斯坦在哥廷根的講座,第一次聽到了有關廣義相對論的概念,並開始構建自己的想法。11月4日,愛因斯坦宣布自己和格羅斯曼犯的錯誤已經被解決。他幾乎完成了廣義相對論。
  • 廣義相對論 ——純粹理性思維的巔峰之作
    在伽利略相對論中,絕對空間的概念被放棄了。在每一個時刻,都有一個不同的三維歐幾裡得空間,用卡當的幾何語言,伽利略時空是一個基空間為R1(時間)纖維為R3(空間)的纖維叢,不同纖維之間不存在點到點的對應。伽利略時空中的測地線定義了牛頓的慣性運動;粒子加到其它粒子上的力是沒有時間延遲的,即它們總在同一個R3空間內;而物理定律必須是伽利略變換不變的。
  • 科普:廣義相對論中愛因斯坦場方程的導出
    當然,如果說的更科普一些,哲學的觀點在廣義相對論的創立上起了很大的推動作用,這一點與狹義相對論截然不同,狹義相對論的數學公式有著標準、嚴格且完全自洽的推導過程。改天,我們也寫一篇科普的文章來討論一下狹義相對論的推導過程,今天我們專注於愛因斯坦場方程的推導過程,從而去稍微的感受一下:哲學或者數學是如何影響並加速物理進程的。