一艘宇宙飞船相对于地球远离,我们都知道它们回到地球时时间会变慢.能简要描述一下,就拿时钟来说吧,带记日的那种.飞船上的人看到时钟变化是如何的呢?关键请讲一下开始无疑飞船人会认为地球时钟走得慢一些,最后是如何变化被反超了.因为两个参考系开始是同一起跑线,后来参考系分离.我们最后是以地球为标准衡量,所以最后它们显得慢了,但是如果反过来看,地球看飞船和飞船看地球这两个过程是一样的,(而且起始参考系是重合的!)请描述一下这个过程,因为按照公式地球时间只有慢的份啊,为什么最后被逆袭了?
在讨论相对论问题之前,我们先看两个非常普通的图。
图1是我们最熟悉的透视现象,近大远小。假如一个人离你很远,你看他就很小,但是你并不感觉小,因为你知道他并不小,但是无论你用什么相机拍照,都是一样的,近大远小。这是事实。
图2是一个正方体,从不同的角度观测会得到不同的图形,这也是常识。
上面的两个例子说明,观测的结果因不同条件而不同,这几乎是人人皆知的事实,因为人们日常生活中司空见惯了。
但是,在高速度的情况下,观察到的现象是什么样的,我们没有机会去“司空见惯”,因而给人们带来了无限的想象空间和神秘感。甚至有很多人感觉无法理解。
相对论抛弃了绝对的概念,这是至关重要的一步。由于光速是有限的,因此,一切由光传递的信息都必然涉及到信息传递的速度问题。就像由于光是直线传播我们看到近大远小一样。事实上我们几乎无法看到真实物体的大小,所有看到的大小都是相对的,比如我们要用尺子或印象中的标准来确定一个物体的大小。但是当一个物体离你很远的时候你该如何呢?你会想到很多方法,但绝对不会直接用尺子来测量远处物体的大小,你会进行各种换算。可以说,当他与你有一定距离时,他的尺子变短了。用你的尺子来衡量不行,要根据距离换算成在他的位置上的尺子来测量。这个非常好理解。
一个正方体,我们知道是正方体,可是有谁真的看到过正方体呢?因为光线直线传播,我们只能看到某个方向上的投影。我们事实上是对不同的投影进行了换算而得到正方体的印象的。
假如我们现在说:当一个人离你越远的时候他就变得越小。会不会不理解呢?
如果说正方体一般看上去都是六边形,会不会不理解呢?
我们现在来看看高速的情况下会有什么现象:
为了说明问题,我们假设一个很极端的例子,一个人以光速跑步。
现在给他计时间和距离来测量一下他的速度。我们设定了一个起点和一个终点,相距假设是一光年吧,其实多远都一样。当他经过起点时开始计时,当他到达终点时停止计时。合理吧?如果用经典物理学的知识来想,应该是很合理的。但是事实上你什么也没测出来,因为当他经过起点时他就在终点,他经过起点时的信息和他一同到达终点的计时器,你测到的结果是,他一起跑就在终点,他用了0时间跑过了0距离。由于光的速度有限,所以当一个物体以光速运动时,它的信息与光同步到达,因而我们看到的情况是它的时间变成了静止,它的尺度变成了0。
显然这是极端的情况,那么介于静止与光速之间的运动速度会是什么样呢?显然是越接近光速距离就变得越接近0,时间也越接近静止。
其实原因就是因为光速的原因,和我们看物体是近大远小是由于光的直线传播特性造成的一样,光的速度造成了速度越快测量到的距离就越短,时间也越慢。
有人会问,那真实的时间是不是变慢了呢?这就像问那个正方体真实的形状是不是看到的样子一样。相对论承认看到的事实,你看到的是什么样的就是什么样的。因为你处在你的角度,或者你处在与另一个参照系相对的速度条件下。
也有人提出了各种所谓的悖论,就像你看远处的朋友变小了,而他看你也变小了,那么当你和他见面时,到底是谁比谁小呢?其实这种问题根本不存在。
我们不要忽略洛伦兹因子的约束条件,是惯系性间的相互测量变换,这是所有提出各种悖论的人都无视了的条件。
如果还不理解的话,我们再设想一下:
假设有一个惯性系相对地球以C/n的速度运动,假设那个系上看地球上的时间变慢了10%。这是有可能的。
而另一个惯性系相对地球以C/m的速度运动,假设那个系看地球的速度变慢了20%。
那么你说地球上的时间该是变慢20%呢还是慢变10%?
假设有无数个参照系看地球上的时间有无数个变慢的结果,那地球咋办?
追问打了这么多谢谢啊....我应该没那么初学,参考系的相对性我还是懂的.,至少我是因为刚推出洛伦兹变换才有这个问题的.你说的意思我懂,这是个参考系的问题,请注意我问题的落脚点是:二者最后参考系又统一了即飞船先加速后匀速最后又减到0.固然,都运动的时候没绝对能谁说谁慢,因为参考系不统一每一个人都是对的.但是如果是参考系最后又统一,能否谈谈飞船人看到的地球人为什么老了呢?(表述能力差,望见谅,谢谢)
追答没有变老,所以也说不出为什么。
我们现在的GPS定位卫星,上面的时钟就是按相对论因子进行校正了的,比地面时间略慢一点。因为卫星运动速度很快,在卫星看来地面的时间变慢了一点,所以卫星必须以它测量到的地面时间来计算地面物体的运动情况。也就是说要把卫生上的时钟校正到它看地面的时钟一样慢。否则它测量到的结果就会产生数公里的误差,从而失去卫星导航的意义。
但是卫星高速度运动了很久后返回地面就会有什么变化。比如卫星自己的时钟并没比地球上的时钟慢。
你再好好看一看我前面说的,如果说一个飞船上的人回来后看到地球上的人变老了一岁,另一个飞船上的人回来时看地球上的人变老了两岁,那地球上的人听谁的啊?按哪个飞船人的感觉变呢?
反过来也一样,地球人看一个飞船上的人变年轻了1岁,另一个飞船上的人看那个飞船上的人变年轻了2岁,那个人该咋变啊?
不纠结了.....我继续推把...也许我的表述能力的确太差了....
我直到昨天扫了一眼书才发现狭义相对论还是停留在惯性参考系的...
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