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。
還是以具體場景為例,你靜止於地面,一個0.1c的火車在地面運動,火車裡也有一個人甲,請問地面的你去看甲會感覺如何?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。得出矛盾結論?
化解矛盾的一句話就是:時間具有相對性,選的參考系不同,就算看同一個過程得出的時間不一致,也不是矛盾的,是合理的。可是這裡是兩個不同的物理過程,不是同一個過程哦。第一個過程是地面人看甲,第二個過程是甲看地面,所以「時間具有相對性」似乎無法真正化解這個矛盾,那麼到底誰能化解這個矛盾。
其實化解矛盾的關鍵在於:甲說地面人慢了,地面人說甲慢了,你會問一個:到底誰慢?當你去問這個問題,你的邏輯前提就是存在一個「標準時間」,大家都把自己的時間與這個標準時間比較,從而得出結論。其實地面人和甲都處於兩個不同的慣性系,世界上根本不存在「標準時間」,你有你的時間,我也有我的時間,大家的時間都正常的走著,你看對方的時間變慢,這一點都不影響到對方看自己的時間如何如何。只有當哪種條件下,地面人和甲的時間具有可比性?
1、地面人和甲,有一個人處於慣性系,一個人處於非慣性系。
2、地面人和甲,就處於同一個參考系,不管這個參考系是慣性還是非慣性。
只有以上兩種情況,地面人的時間和甲的時間,才具有可比性。所以你看看剛剛的場景,壓根不屬於這兩種情況的任意一個,所以去比較兩者的時間沒有任何意義。
當火車突然從0.1c速度開始減速時,此時地面人看甲的時間得出結論:甲的時間慢了,那麼我們才可以馬上得出結論:甲看地面人時間變快。這種情況下就不可能出現:地面人看甲慢,甲看地面人慢的情況。因為這種情況屬於剛剛說的「時間具有可比性」的第一種情況。
當火車再次靜止於地面,地面人的時間和甲的時間會再次同步,大家都不會覺得對方時間變慢,這種情況就屬於「時間具有可比性」的第二種情況。
但是當火車從靜止開始,突然又加速靠近地面人,地面人看火車裡的甲又會發現:甲的時間變慢了,甲會看到地面人時間變快,這又屬於「時間具有可比性」的第一種情況。
當火車保持某速度不變一直勻速直線運動,此時地面人看甲覺得時間慢,甲看地面人也覺得地面人時間慢,結論雖然衝突,但是卻不屬於「時間具有可比性」的任何一種情況。
自此「時間變慢」帶來的看似矛盾的問題,迎刃而解。我是百家號《小彭來給您解惑》,如果喜歡我的文章可以關注我,如果對文章有異議可以留言評論。