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挟义相对论什么意思?

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解决时间 2021-01-30 14:13
挟义相对论什么意思?
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狭义相对论是相对论的微分形式的表达。
由于光速是不娈的,(这一点解释和证明比较麻烦,这里不多说了)。
狭义相对论解决的是两个系统相对速度比较高的时候,测量误差的修正。
就是测量值与实际值之间的换算关系。
 

上图中:A是一个相对O参照系以V速度运动的惯性系。B是A系统上的一个点。
在A经过O生命的时刻,由A点向B发射一个光子。
由于光速不变,A上测量到的AB距离是ct'  ,O上测量到的距离是ct  ,同时在t  时间内A移动了vt  的距离。
三者的关系为:(ct')²+(vt)²=(ct)²,解出来得到:t'=t×√(1-v²/c²)
其中的√(1-v²/c²)叫做“洛伦兹因子”,可以看出来只要速度v不为0,洛伦兹因子就一定小于1。
意思是:A系统上的时间比O测量到的时间要慢。站在相对论的角度这样说也不算错。但会引起误解,让很多人以为高速运动的系统上的时间会变慢,造成很多著如“双子生子悖论”之类的荒谬问题。
 
其实我们注意一下上面的图就会发现,不论A与O相对速度是多少,ct' 都是不变的,变的是O上的测量值ct 。意思很明白,测量到的数据比真实数据大。测量到的时间比真实时间快。相对的看就是高速运动的系统上的时间慢了。
 
我们来做一些假想:
如果宇宙中没有任何参照系,只有一个物体在宇宙中漂浮着,这个物体的速度是多少能测量得到吗?不可能,因为速度是两个物体相对距离变化的快慢。只有一个物体哪来的距离,距离都没有何来的距离变化快慢之说呢?所以,单独一个物体没有速度的概念。
 
如果宇宙中只有两个物体,虽然有相对速度了,但是如何知道谁的速度是多少呢?两个物体的速度只有一个,都是v,那么到底该谁的时间变慢?如果站在某个参照系上就说另一个物体上的时间变慢了。那么我们站在流星的角度上说地球的时间变慢了可以吗?
 
有个人戴着手表,走在上班的路上,速度很慢,所以时间过得挺快。眼看要迟到了,他改用卫星为参照系,时间就慢了,可是还不行,还是会迟到,他改用太阳作参照系,时间又慢了一点,还是不行,他索性改用银河系中心为参照系了,这样他上班就没迟到,这可能吗?
如果时间是想说多快就多快想说多慢就多慢,那时间还有什么意义?
 
狭义相对论的意义在于两个惯性系上测量的时间和距离与对方的时间和距离的换算关系。并不改变对方的时间。
就像一个人离我们远了看上去就变小了,要得到真实尺寸,就要把测量到的高度乘一个大于1的因子(不论这个因子 是什么形式,但一定大于1),我们能因为乘了个大于1的因子就说远处人的变大了吗?
能因为我们说它变大了就提出一些悖论说等他回来进不了屋了?
 
前面说过狭义相对论是相对论的微分形式,现在看一下狭义相对论适用的范围:

上图中的B系统相对A参照系来说是匀速直线运动的。方向如图中V所示。
但是在没有任何其他参照系的情况下,A上观察B的距离随时间变化的曲线如图中所示,是非线性的,也就是说,在A看来B不是惯性系。
如果要用洛伦兹变换,只能在时间无穷短、路程无穷短的某一个“微分点”上适用。
 
时间变慢:
狭义想对论是相对论的微分形式,只在无穷小距离和无限短时刻上有效,累积的结果需要对时间和距离进行积分。积分结果就是广义相对论的结论。
真正使时间变慢的原因不是狭相对论的洛伦兹因子,而是广义相对论。
 
我们看一下一个熟悉的公式:F=ma,有人说这个公式在广义相对论中失效了,这是大错特错的。相对论的贡献之一就是巩固了经典物理学的地位。
在广义相对论中依然是F=ma,但意义不太一样,加入了相对性原理。
F=ma,变换一下就是  a=F/m  意思是加速度与单位质量所受的引力等价,公式直接反映的是加速度是引力的值。
但是,加速度的意思并没变,还是单位时间速度的增量,应该是dv/dt但是积分后的结果就是v/t
因此v/t=F/m,解出来:t=vm/F  =v/a。
但是,问题是这里的v是什么呢?前面的讨论已经知道,一个物体本身不存在速度的概念。这里的v就是c,物体或系统相对场的速度(光速)。就是  t=c/a。
意思是时间与引力场强度成反比。
宇航员的表返回时会比地面的表慢了一些,原因不是他们在太空的速度很快,是因为飞船发射和返回时的强大加速度造成的。这就是为什么宇航员在太空滞留时间与表的时间差不成比例的原因。不论他们在太空滞留了多久,他们的时间只比地面慢几分钟,不会因为时间长就差得多。
 
有人会问,根据t=c/a,要是没a=0的话,那时间不是变无限快了吗?是的,但是a=0也不是我们说了算的,我们所在的地球每天自转一圈,每年绕太阳转一圈。太阳还在绕什么转不清楚,至少还要绕银河心转,地球上任何东西都不可以处在引力场是0的地方,所以地球上不可能有时间极快的地方。
人们把宇宙中引力强度是0的地方称作“虫洞”,在虫洞处,时间无限快,距离无限短。理论上离宇宙中任何地方的距离都近似为0。一步之遥。但是时间无穷快,眨眼时间就是数百万年甚至数亿年。穿越时空恐怕也难实现。
 
不知道有没有人注意爱因斯坦常喜欢说的一句玩笑话:“如果你和一个漂亮的女孩在公园聊天,你会感觉时间很快。如果你在为炉旁烤得难受,你会感觉时间很慢。这就是相对论。”
看似一句玩笑话,但这里面说明了爱因斯坦对相对论的解释,就是感觉与现实的相对性。用仪器测量也是一种感觉,就像看到远处物体小了,用相机照下来一样是小了。
全部回答
当你以接近光速运动时(宇宙中没有任何物体的速度会超过光速),你经历的时间会变慢、空间会收缩、你的质量会变大。
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