关于科普读物上相对论的一个疑问
本帖最后由 F 于 2009-5-6 12:05 编辑声明:请不要高呼mk,我虽然很m,但一点也不k::070821_04.jpg::
从高中还是大学时代,物理书上(甚至科学杂志上)就提到相对论的一个说法:当宇航员乘接近光速的飞船飞走再飞回来,几十年后,他还是那么年轻
我很疑惑,是这些书上误解了(简化了)相对论,还是我误解了他们,还是有什么合理的解释?
首先,如果是相对速度产生时间上的错位,那宇航员自身是否经历了几十年,自己老了,回来一看地球还是走的那时候?这就产生了平行宇宙概念,我们和走的那位根本不再在一个时间中了,那就有了悖论:我们问回来那个年轻的家伙:"你回忆一下经历?",那它的描述就肯定是违背这个假设的.
假如说"相对速度"相对的是无穷大质量体系,那就是它自身越相对整个宇宙有光速,越会体会不到时间的经过,假设它绕地球接近光速飞行.那么它在接近后就会发现地球飞速旋转,宇宙也是,一不注意停下来,地球就过了xx年.简直没法精确控制啥时候停下. 这样的话,也许通顺了?那我就想请教了,超远处严重红移的大量星系,和我们岂不是没法算作一个质量体系,我们相对于他们岂不是光速运行,我们岂不是应该发现他们已迅雷不及掩耳盗铃之势飞走了?
假如说:"相对速度"在反向的相对速度时会让丫年轻,在正向的时候会让丫衰老...那倒是走了以后发个超光速电报过来(量子纠缠啥的),说我还年轻,我只经历了两秒钟云云,然后光速飞回来,又老了..这更矛盾了哈
-_-
到底是咋样的啊,科普误人啊..
请千万别说"去看xxx书,xxx资料",我谢谢你们啊...人要吃饭挣钱的,咱不搞物理只能爱好.哪怕一知半解了解了解得了::070821_13.jpg:: 不错，应该是平行空间，以飞船为基准，则地球在以光速飞行，他飞几十年，地球上的人不是只有24小时？假设有光速飞船，他会去另一个时空。 1# F
虽然你没说，但我猜测你的疑问实际上是双生子佯谬，这其实没有问题。对在地球上人来说和飞船中的人来说，参考系不是平权的。因为在狭义相对论中，惯性系具有优越的地位，所以宇航员的感觉是对的，宇航员因为高速运动而时间变慢（一切物理过程都变慢了）。
你最长的那段话我没看明白。 双生子佯谬,这个知道,我没看出来我哪段是最长的::070821_04.jpg::
看来还是和惯性系真真切切地相关啊..多谢版主.那些书的描述都太不负责任了.
我估计我表达不好的部分是:在宏观上,膨胀的宇宙中,星系之间的相对速度可能就接近了光速,这时的惯性系算谁的哇?,宇航员和遥远大量星系的相对速度=0,和我们的相对速度约等于光速......嗯..算了,怕是您没法把我点明白::070821_13.jpg::
灵感:难道遥远的星系和我们的相对速度早就超过了光速,而我们不可能得知,只知道无限接近光速之前的事情... 宇航员和遥远大量星系的相对速度=0,和我们的相对速度约等于光速 ...
F 发表于 2009-5-6 14:03 http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif
你这用的是伽利略变换，在相对论框架下，或者说告诉情形下是不对的，应该用洛伦兹变换。用洛伦兹变换，不会得到0的速度。
实际上，根据相对论，对静质量不为零的粒子，其速度不会达到光速甚至超过光速。所以，你这个前提本身就不成立。（这个问题我刚才请教了北师大的赵峥教授，这是赵老师的说法）
另外，宇航员问题中没有所谓的平行宇宙的说法（仅以相对论框架下而言，弦理论的说法不做评论），狭义相对论下，只能通过提高速度到达将来（或者说对于静止系延长了寿命），不可能回到过去。广义相对论下，虽然尚未证明回到过去的时间旅行绝对不可能，但当前的理论倾向于不可能。不需要平行宇宙或类似的假设。 本帖最后由 astrofanlee 于 2009-5-6 22:09 编辑
先说点别的。改变时间有两种方法：
一是改变速度，事实上，只要你在移动，你就与其他人的时间不一样了，只不过这种差异实在是太小了，实验上也有证明，环球飞机上的原子钟与地面上的原子钟会有几（或几十）纳秒的差异。
二是改变加速度，这可以通过引力来实现，住在一楼的人比住在十楼的人，一生的时间长度内会年轻几微秒。
回答楼主：
由加速度引起的时间变慢效应是绝对的。这就是说宇航员由于具有很大的加速度，他的时间就变得很慢，相对我们地球来说，我们的时间就走得很快。所以，宇航员对于他自己来说，他感觉自己花了10年走了个来回，而对地球来说，却是18年。
4楼所说的最长的一段指的是第4段。必须强调，相对的概念是指研究对象与所选取的参考系之间的关系，而不是你所谓的相对于某个无穷大质量体系（这就成了绝对参考系了！它不是存在的！）。
现在再来想一下宇航员的问题。
宇航员要想高速离开地球，他和他所在的飞船必须提供一个力，这个力还要作用在他们整套系统上，请注意，宇航员并没有给地球一个作用力，因而，地球原来的加速度是怎样，现在还是怎样，而宇航员系统却受到一个巨大的加速度，在这个加速度作用下，他离开了地球。由于加速度引起的时间变慢效应是绝对的，所以，他的时间的确变慢了。在他看来，过了10年后，他刚好回到地球时，地球由于时间比他的时间走得快，因而，地球早已过了18年。
至于你所说的反向的相对速度变年轻，想必无需解释了。
关于6楼的最后一段话：
从上面的讨论可以看出，让自己的时间变慢，从而让自己进入未来是很容易实现的（你只需让自己拥有比别人更大的加速度即可，尽管当前的技术尚无法在很大的效应上做到，但只要你多乘坐几次飞机，多往低处走走就可以让自己进入几皮秒的未来::42::）。但让自己回到过去又如何呢？幸好广义相对论没有否定不能回到过去。但至于如何回到过去，不得而知。
可是如果真的能够回到过去，会出现几个有趣的结果。这其中就有所谓平行宇宙。例子很著名，汤姆生活在对于时空旅行已经司空见惯的年代，现在他回到了他出生以前，并且，将他的外祖母杀掉，这样一来，就不可能有汤姆了，那么该如何解释呢？有2种解释：1. 存在平行宇宙，两个宇宙将按照不同的发展模式发展下去；2. 回到过去是根本不可能的。
以上回答是自己根据对一篇文章的回忆加上自己的思考写成的，那篇文章大概刊登在2003年的《科学世界》杂志上，好像叫时间机器。 本帖最后由 astrofanlee 于 2009-5-7 12:15 编辑
我在图书馆找到了那本杂志，并把文章扫描成了PDF文档，大家可以看一看。
由于文档太大，不得不切割成190K/个，共14个文件。如果你觉得一个一个下麻烦，可以到http://sdutianxie.home2.cernet.cn/Soft_Show.asp?SoftID=55下载。
时间是什么&时间机器.part01.rar 时间是什么&时间机器.part02.rar 时间是什么&时间机器.part03.rar 时间是什么&时间机器.part04.rar 时间是什么&时间机器.part05.rar 时间是什么&时间机器.part06.rar 时间是什么&时间机器.part07.rar 时间是什么&时间机器.part08.rar 时间是什么&时间机器.part09.rar 时间是什么&时间机器.part10.rar 时间是什么&时间机器.part11.rar 时间是什么&时间机器.part12.rar 时间是什么&时间机器.part13.rar
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