作业帮 > 物理 > 作业

关于相对论双生子谬论的难以理解

来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/04/29 05:40:56
关于相对论双生子谬论的难以理解
如果在地球上有一个人,在宇宙飞船上有一个人,两个人各拿一个时钟,当飞船以0.8c的速度从地球旁边飞过时,两人将时钟校准。地球上过了10年后,那按相对论可以算出,此时飞船上人已经过了6年,那飞船上的人必然此刻是认同的,但这时飞船上的人把自己的飞船当做惯性系,就会认为地球上的人是3.6年了,但这时,地球上的人必然是不认同的!他自己用自己的钟表测出了已经过了10年。那为何第一次飞船上的人认同自己过了6年,而第二次地球上的人不认同呢?
一个关键点是:在广义相对论中是引力势的差异导致时钟快慢的不同,一定要注意不是引力场强的差异引起的.
乘火箭的哥哥是这样解释自己年轻的:他做匀速运动时,是看到弟弟在变年轻;他在出发、降落时,尽管处于强的等效引力场中,但由于他那时与弟弟相距很近,故他俩所处的引力势相差不大,可忽略这两个阶段他俩时钟的差异;他在掉头时,也处于强的等效引力场中,他此时与弟弟相距很远,这样他所处的引力势就远远低于弟弟所处的引力势,这时他将看到弟弟迅速变老.综合各阶段,弟弟更老.
弟弟始终处于惯性系中,他用狭义相对论而不必考虑广义相对论即可解释哥哥的年轻.
再问: 我不想让她调头呢?
再答: 那他们就永远也不能再相遇而确证彼此到底谁更老。 再强调一下:相对论中的观测者及其所在的惯性系很重要,当我们描述一个现象时,一定要明确这是哪位观察者说的,这位观察者相对于哪个惯性系静止(暂不考虑广义相对论所涉及的非惯性系)。如果这两者中的一个不明确,那描述就可能是无意义的;如果这两者都不明确,那描述肯定毫无意义。不同观察者的描述可以大相径庭,但彼此却又没有内在的矛盾,还可以通过洛仑兹变换相互“翻译”。就像一个立方体,你从一个侧面正对着看过去是一个正方形,转一个角度就变成了两个矩形,再转一个角度还可能是三个菱形。这三种不同形状的描述哪个对?都对!这里的旋转角度的变换,与上述的洛仑兹变换的作用是类似的。
再问: 为何相遇才能确认,我假设有无线电一样可以告知
再答: 无线电的沟通会延迟,你自己看看能否设计一个确认方案来显示实质性的矛盾? 只要彼此不相遇,彼此都认为对方年轻就不会造成实质性的矛盾,这就是时间的相对性.
再问: 假设地球上过了10年后,地球上的人发了无线电,说我这里已经十年了,你那里是六年了。飞行员接到无线电并用算式减掉光速传播时间,必然同意当时6年。于是他返回一份无线电,以飞船为参考系说当时你是不是3.6年。那地球上的必然不同意,因为他当时是十年。为何一次同意一次有不同意呢?不对称啊
再答: 还是直接回到你原来的问题,你说“地球上过了10年后,那按相对论可以算出,此时飞船上人已经过了6年,那飞船上的人必然此刻是认同的”,这其实是错误的!“地球上过了10年后,那按相对论可以算出,此时飞船上人已经过了6年”是地球人的看法,飞船上的人没有理由去这样认同——“那飞船上的人必然此刻是认同的”是一种不切实际的想当然!飞船上的人有自己的钟和自己的相对论知识:如果他的钟显示是过了6年,那他就认为地球的钟只过了3.6年;如果他的钟显示是过了10年,那他就认为地球的钟是过了6年。注意,谁都只能测量自己过的时间,而对方的时间是间接推算的(想要直接测量对方的时间,要靠对方惯性系里的此时经过自己身边的第三只钟的读数,这只钟在对方的惯性系里是与对方身边的钟相互校准的……)。
再问: 那理论上,计算出地球上人10年后,火箭上人用自己的表计算几年了呢?
再答: 我曾强调过的一点貌似并未引起你的注意,我再强调一遍:相对论中的观测者及其所在的惯性系很重要,当我们描述一个现象时,一定要明确这是哪位观察者说的,这位观察者相对于哪个惯性系静止(暂不考虑广义相对论所涉及的非惯性系)。如果这两者中的一个不明确,那描述就可能是无意义的;如果这两者都不明确,那描述肯定毫无意义。不同观察者的描述可以大相径庭,但彼此却又没有内在的矛盾,还可以通过洛仑兹变换相互“翻译”。 以“地球人发出一个无线电信号”和“火箭上的人接收到这个无线电信号”为两个事件,那么,地球人直接看表得知,发信事件发生在第10年,推算得知,收信事件发生在第50年;而火箭上的人直接看表得知,收信事件发生在第30年,推算得知,发信事件发生在第16.7年。这些都可以用洛仑兹变换、以及用光信号追火箭(地球人观点)和光信号到达“静止的”火箭(火箭上人的观点)来验算。 请坚信,相对论是没有逻辑矛盾的,撼动它的唯一途径是从它的两条基础上找。