到底誰的時間變慢了

2020-12-06 翔哥家常事

著名的「雙生子伴繆」,它是在狹義相對論發表論文6年後,由法國物理學家朗之萬,在一次世界哲學大會上提出的,你看這搞到一定層次以後的物理學家,都開始玩兒哲學了,「雙生子伴繆」講的是,「雙生子伴譚」井的是,有一天姐姐乘坐高速飛船去太空旅行,妹妹則留在地,妹妹則留在地球上,若干年以後飛船回來了,地球上的妹妹認為姐姐肯定比她年輕,因為上回我們說了是狹義相對論原因,姐姐的時間比她慢。

而從飛船上的姐姐來看,而從飛船上的,她坐飛船高速飛行的時候,地球上的妹妹相對於飛船也在做高速飛行,那豈不應該是地球上的妹妹更年輕嗎,那究竟是誰更年輕呢,簡單來說其實兩個說法都正確,因為不存在「以太」這種絕對的東西,所以在高速情況下,不存在絕對的時空觀,只有相對的時空觀,兩個正在相對運動的物體,兩個正在,處於不同參,沒有統一的時間,所以沒法直接比較,如果真要比較必須選定一個參考系,所以說如果以地球上的妹妹作參考系,那麼飛般上的姐姐在高速運動中,那麼飛船上的姐姐在高速運動中。

時間會變慢姐姐是更年輕的,時間會變接加是更年輕的,反之如果以飛船作為參考系,那麼地球上的妹妹處於高速運動中,她的時間會變慢,也就是妹妹更年輕,這個有點量子力學裡「疊加態」的感覺,同一事物同時存在於兩種狀態,當你要具體測量時,選中了一個參考系,這才變為最終的確定狀態,好了回到剛才的「雙生子伴繆」,如果這就是,要比較就讓她們倆見個面,真正面對面比較,參考系也一樣了,這才有說服力嘛,好那下面我們就來看一下,假如她倆碰面的話。

到底誰更年,有人可能會說不用碰面啊打個電話不行麼,別忘了她倆是在亞光速的高速運動中,信息就算以光速傳遞來回也要時間呀,這會牽扯到更複雜的信息的「同時性」問題,所以就先不說這個了,我先說一下,關於「雙生子伴繆」其實有兩種解決方式,大部分科普類都會用「廣義相對論」的方式來解決,因為可以不用涉及數學公式更好理解,但是更標準的答案,是只在「狹義相對論」框架下也可以解決的,「廣義相對論」發表於1916年,「雙生子伴繆」則是在1911年就提出了,在「廣義相對論」出來之前,其實單用「狹義相對論」就已經解決了這個問題,其實單用,只是這中間會涉及到。

「閔可夫斯基空間」,也就是「閔氏時空」,它是一個虛構的「四維時空」,它是一個「四維時空」,是從偽歐幾何的「世界線」角度來解釋的,要鋪墊很多東西才能說清楚,或者只能用「洛倫茲變換」時間公式來計算,或者,所以作為啟蒙科普,我這裡還是用「廣義相對論」來解釋,我這裡還是用「廣義相對論」來解釋,好那我們想,假設說這個姐姐要回到地球見妹妹,想想看這都需要做那些事兒,首先這個飛船上的姐姐得先讓飛船調個頭對吧,所以飛船要先經過減速調頭,再加速飛回地球,再減速降落到地球對不對,注意,那就說明有「加速度」的存在。

使度,不管你是加速還是減速,這都有「加速度的存在,然後根據廣義相對論的「等效原理」,加速度是會產生類似引力的效果的,還記得我們之前關於萬有引力的那期聊到的嗎,過記得我們之前關於方有引力的那期聊到的嗎,引力是會導致時空彎曲的,也就是說會讓飛船上的時間變慢,當飛船經過了一系列加減速過程後,其自身的引力效應會山顯出來,其自身的引力效應會凸顯出來,所以當飛船到達地球後,姐姐會比妹妹更年輕,這個「雙生子效應」已經在1971年,由科學家通過飛機攜帶的原子鐘繞地球飛行,已經證實了確實是飛機上的時間更慢,已經證實了確實是飛機上的時間更慢、廣義相對論和狹義相對論,確實是同時生效的。

比如我們每天都在用的GPS,根據狹義相對論,衛星運動速度很快,它的時間比地面慢了7微秒,而根據廣義相對論,衛星距離地心更遠,受到的重力小,所以時間又比地面快了45微秒,兩者一加,最終衛星比我們快了38微秒,這個時差如果不考慮進去的話,我們平時用的手機定位,至少會有幾公裡的誤差,所以說「相對論」是個已經經過各種檢驗的成熟理論,它已經從純理論物理慢慢走向了實用物理,「量子力學」其實也在慢慢的實用化,比如掃碼隧道顯微鏡,還有這兩年大熱的量子計算機,量子通訊什麼的等等,至於「弦論」什麼時候能實用化。

這就不好說了,畢竟目前這方面完全沒法做實驗,只能停留在理論推導和數學計算上。

相關焦點

  • 時間根本不是宇宙的產物,科學家已經證實時間可以變慢
    時間到底是不是存在?空間由物質組成,我們是真實的存在於空間之中,那麼時間是誰給定的標準呢?星際穿越這部電影中,太空人們到達一個星球上,他們發現,他們在這個星球上過一小時,地球上就會過七年的時間,很顯然在這個星球上的時間是變慢了的
  • 徹底說明白相對論的時間變慢
    相對論中有很多有趣的邏輯,今天我來說說時間變慢這回事。說先道出結論:移動的物體時間會變慢,移動的越快的物體時間就變的越慢。為啥會這樣呢?因為我們是用眼睛看的。你是否覺得我在胡扯。別急,慢慢看。任何移動的物體,它的時間都會變慢。假如你是一位空姐,每天飛8小時,飛了20年,你是比同齡人年輕的。
  • 「廣義相對論」和「狹義相對論」都說時間會變慢,有啥區別?
    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。
  • 為什麼越靠近金字塔,時間就會變慢?
    但它到底是怎樣被建成的,依舊是一團迷霧。金字塔被譽為「世界七大奇蹟」之一,每逢旅遊季,總會有很多人帶上便利蜂的零食為它慕名而來。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。
  • 愛因斯坦:為什麼引力越大,時間變慢?
    時間膨脹    時間變慢這個觀點在相對論沒有誕生之前簡直是不可想像的,但1905年愛因斯坦提出《狹義相對論》後就提出了一個著名的預言:鍾慢效應!也就是運動時鐘的「指針」行走的速率比時鐘靜止時的速率慢,這就是時鐘變慢或時間膨脹。    但這一效應真正是在廣義相對論提出後被證實的!
  • 時間膨脹:為什麼重力能夠使時間變慢?
    同時他也清楚鐘樓的指針將繼續轉動——時間也正常流逝。但對於愛因斯坦來說,時間變慢了。因此,他意識到行駛速度越快,時間流動速度就會越慢,但這是真的嗎?愛因斯坦面對的困境愛因斯坦深受兩大物理學家的影響。一位是愛因斯坦的偶像,發現了運動定律的牛頓;另一位是提出電磁理論麥克斯韋。但是這兩種定理相互對立。
  • 時間膨脹:為什麼重力能夠使時間變慢?
    同時他也清楚鐘樓的指針將繼續轉動——時間也正常流逝。但對於愛因斯坦來說,時間變慢了。因此,他意識到行駛速度越快,時間流動速度就會越慢,但這是真的嗎?愛因斯坦面對的困境愛因斯坦深受兩大物理學家的影響。一位是愛因斯坦的偶像,發現了運動定律的牛頓;另一位是提出電磁理論麥克斯韋。但是這兩種定理相互對立。
  • 這也能叫時間變慢的證據?
    愛因斯坦廣義相對論中的一個結論:引力使時間變慢 因為金字塔,或大山的重量巨大,對周圍的物體(包括人)也有萬有引力,因此接近金字塔的人時間會變慢。(參見短文《接近金字塔時間會變慢?這個效應竟然是真的》) 那麼,怎麼證明時間變慢呢?
  • 時間延緩:重力如何讓時間變慢的?
    根據運動法則, 距離火車更近的燈柱照射的光會先照射到這個人,而距離火車更遠的燈柱照射的光則較慢。從他們的角度來看,兩個人對於光速的測量都是不同的。但是根據麥克斯韋所說的,我們認為光速肯定是持續的,不管觀察者的運動,但這又怎麼可能呢?——一個所謂的「基礎的」宇宙中的事實。為了彌補這個差異,愛因斯坦認為,時間是主動變慢,就像光速保持持續!
  • 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
    時間與空間皆不能捨棄對方而獨立存在,如果你深讀相對論,就會對此有所認識。時間不僅是真實存在的,而且時間還會因運動而變慢。這裡所說的時間變慢可能與你對時間的理解並不相同。很多人認為時鐘則代表時間,時間變慢就是說時鐘會變慢,其實二者並不相同。
  • 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。
  • 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。
  • 如果地球的自傳速度變慢十倍,地球上的時間會不會變慢十倍?
    地球自轉真的變慢十倍,那麼人也不能多活十倍時間,假如按天計算,人的壽命減少了十倍,但其實時間都沒變,因為生理活動並不會產生改變,它以自身的時間參考系工作,但可以根據相對論中的超高速速度運行時時間變慢的原則,想要真正時間變慢只要地球加快自轉即可,當自轉線速度非常接近光速時,即可實現時間變慢的效果
  • 鍾變慢,尺縮短
    牛頓說時間是絕對的,愛因斯坦就問:絕對的時間到底對不對呢?你定義了一個光鍾,但是誰說這個光鍾說的就算呢?有可能有別的鐘,這個光鍾變慢了的話,那麼別的鐘是變慢了還是不變呢?別的鐘也必須和光鍾一起變慢。為什麼這麼講?如果車外的張三看見光鍾變慢了,而別的鐘沒變慢。光鍾變慢,別的鐘沒變慢,這是一個事實。這個事實不光張三要同意,趙四也要同意,對不對?也就是說,趙四在車上,他沒往外邊看,平白無故的當車運動的時候,光鍾走的速度就和別的鐘不一樣了,這可能嗎?
  • 如果地球的自轉速度變慢十倍,那時間會不會比現在慢十倍?
    作者:石蘭(抄襲必究)如果地球的自轉速度變慢十倍,那地球上的時間會不會一樣地變慢十倍?這個問題的答案可能會讓大家失望了!2019年還有6天就結束,每當臨近年關的時候,在我們朋友圈中出現頻率最高的信息,往往都是感嘆時間易逝和容顏易老。然而,真的是時間本身過得太快,或是歲月催人老嗎?
  • 昨天大量網友手機時間集體變慢10分鐘
    正文10月12日晚間,眾多網友突然發現,自己的安卓手機顯示的時間,與北京時間相比慢了10多分鐘,絕大部分都延遲了16-17分鐘左右。由於事發突然而且詭異,幾乎所有人都是懵圈狀態,以為是自己的手機出了問題,或者進入了平行空間。
  • 接近金字塔時間會變慢?這個效應其實是真的
    導讀:金字塔的重量巨大,對周圍的物體(包括人)也有萬有引力,因此接近金字塔的人時間會變慢。只不過這個效應非常非常小,正如視頻中說的那樣:效應只有十億分之一秒量級。這正是愛因斯坦廣義相對論中的一個結論:引力使時間變慢。
  • 日,又周一,為什麼感覺時間變慢了?
    它不是沿著單一的,線性的方向,像孔子眼裡「逝者如斯夫」的長江一般流淌,或者像一個穩定的老和尚的木魚一樣單調地敲打著。相反,它依賴於各種特定的宇宙變量。如果我們加快速度,時間流動就會變慢。(落入黑洞以後,時間轉換成一種粘稠的稀泥)。在物理學的數學法則裡,沒有什麼規定說時間只能往前走。至少從理論上講,牆上時鐘的指針可以向兩個方向上轉動。
  • 接近金字塔時間會變慢?這個效應其實是真的!
    導讀:金字塔的重量巨大,對周圍的物體(包括人)也有萬有引力,因此接近金字塔的人時間會變慢。只不過這個效應非常非常小!這正是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,當你接近一座大山的時候,時間變慢效應更顯著
  • 「時鐘變慢效應」讓時間變成了相對的,絕對時間也不存在了
    在速度慢的世界裡確實不可能,但是在速度快的世界裡,速度快到可以跟光速相比的時候,這事兒就可能了。舉例說明:如果一個人乘飛機順著地球自轉的方向往東飛,它的速度等於飛機的速度,加上地球自轉的速度,相比往西的飛機往東的速度更快,所經歷的時間就比那個往西飛的更短,這個結果已經被精準的鐘表測量所證明,也證明了狹義相對論的正確性,換一種形象通俗的說法,這叫「時鐘變慢」。