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1 # 空有愛和
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2 # 中科院氫博士
要研究某事件發生的原因,首先必須確認某事件是否真實存在。
對於一個假說性的理論,它是否正確,最終還是要經過觀察或實驗去檢驗。
那麼,檢驗的標準是什麼呢?
看起來這是一個很簡單的問題,其實不然。因為太多人太糊塗了。
檢驗一個新的假說理論,當然是應該用既有的、經過前人已經檢驗為正確的概念和理論作為標準。這本來是一個常識,然而並非每個人都能堅持。
比如,“引力導致時間變慢”是否為真,該用什麼概念和理論去檢驗呢?顯然,愛因斯坦提出廣義相對論理論假說之前,前人已經檢驗過無數次並且被證明為正確的理論體系是牛頓力學體系。按理,當然應該以它為檢驗的標準。但是,非常奇怪的是,人們檢驗“引力導致時間變慢”卻不用牛頓力學體系,而是用愛因斯坦的廣義相對論理論作為檢驗標準。用自己的理論檢驗自己!一般情況下人們都會覺得是迴圈認證,毫無邏輯。奇怪的是,對於愛因斯坦的理論,人們就認為應該特殊了。
為什麼呢?因為人們覺得,愛因斯坦的理論超越了牛頓經典力學理論,牛頓不如愛因斯坦偉大了。
一個有待檢驗的理論,即使可能比原有理論更正確,也絕不可能用自己的理論來檢驗自己。
為什麼大家覺得愛因斯坦的理論未經檢驗就比已經檢驗正確牛頓理論還正確?
這要從愛丁頓的日全食觀測講起。愛因斯坦的相對論提出之後,一開始並沒有得到立即認同。英國天文學家愛丁頓是愛因斯坦的擁躉,號稱當時只有他懂愛因斯坦的相對論。後來有一次日全食的機會,愛丁頓就認為是檢驗愛因斯坦廣義相對論的絕佳時機。由於他本人本來就信愛因斯坦相對論,因此所謂的檢驗,無非就是要得出一個自己想要的結果罷了。後來事實也證明愛丁頓存在造假行為。但當時許多人都尊敬愛丁頓爵士,沒人想到他會造假。所以,當愛丁頓已經公佈證實愛因斯坦光線彎曲預言後,整個世界沸騰了!媒體處於極度興奮狀態,極力渲染愛因斯坦是比牛頓更偉大的科學家,其相對論已經顛覆了牛頓力學,開創了一個全新的科學時代。這是媒體影響科學發展的歷史性重大事件,造成了難以挽回的科學悲劇。
正是由於愛丁頓的這次學術造假行為,以及當時媒體綁架學術的事件,把愛因斯坦推上了神壇,顛覆了人類幾百年來積累的科學成果。愛因斯坦的相對論,在其未經完全檢驗之前,就已經成為了比牛頓更偉大更正確的理論。這樣,用愛因斯坦相對論來檢驗自己的理論,也就似乎理所當然了。
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3 # 惠舒旅社老闆
不是引力使時間變慢的,是愛因斯坦的時空彎曲理論。時空彎曲告訴我們,大天體周圍的時空是彎曲的,即離天體越近,時空“密度”越大,這樣,一個物體離這個天體越近,時間就越慢,空間就越小。
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4 # 刁博
1905年愛因斯坦給出了狹義相對論。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“尺縮鐘慢”效應。尺縮鐘慢的意思是,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,所用的時間也就相應越短。
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。愛因斯坦沒有止步於狹義相對論,因為物理學中有慣性系也有非慣性系,狹義相對論並不能深入到非慣性系中。1911年愛因斯坦在進一步思考的時候有了他“一生中最有價值的想法”,那就是一個人在做自由落體運動時不會感到有重力作用。1915年愛因斯坦在此基礎上給出了“等效原理”,即引力場等同於以適當加速度運動的參考系。處在引力場中的物體如果選擇合適的參考系,它的運動方程中就不會有引力項。這樣狹義相對論的相對性原理就可以推廣到所有的參考系,即物理規律在所有的參考系中都有相同的表現形式。在此基礎上愛因斯坦給出了廣義相對論。
廣義相對論的一個結論是時間在引力場中會變慢。為什麼會變慢,可以從如下的角度簡單地去理解:高速的運動會使時間變慢,那麼強引力場對物體的加速也能夠使時間變慢。比如地面附近的引力場比地球同步衛星軌道處的引力場強,這就意味著地面上和地球同步衛星軌道上的時間流逝快慢不一樣。只不過地球的引力比小,這點差距一般不被人察覺。
事實上現在的地球衛星往往要根據相對論對時間進行修正,比如離地2萬千米高度的GPS衛星在以1.4萬千米每小時的速度高速飛行。按照狹義相對論的運動的鐘變慢,它每天慢7微秒;按照廣義相對論,處在距離地面2萬千米的弱引力場中,衛星每天會快45微秒。如果不對此進行修正,會限制導航的精度。
若是到了很強的引力場附近,引力導致的時間變慢會非常明顯。一個典型的例子就是黑洞,黑洞附近有強大的引力,如果一位宇航員不幸墜向黑洞的視界內部,黑洞強大的引力會讓地球上的人感覺到宇航員的時間變得極其慢,即使經過億萬年也不會墜入黑洞的視界,好像固定在了黑洞視界處似的。而在宇航員看來,他的時間並沒有變慢,自己已經做好了撞入黑洞內部奇點的準備。一些科幻片就經常借用黑洞附近的時間變慢進行各種幻想,其背後的理論依據就是廣義相對論的強引力會使時間變慢。
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5 # 時間史
引力會使時間變慢這個知識目前在科學界是很常識的東西,包括我們用的GPS衛星都是時間會隨引力的大小改變而改變的表現,因為我們在地球上比在外太空受到的引力要大。所以我們在地球上的時間就要比外太空慢一點,GPS衛星每天都會比我們地球上的時間要快大約7微妙,所以得每天我們都得矯正地球和GPS衛星上的時間。不過因為引力相差不大,所以我們與GPS衛星的間隔才會每天只隔7微妙。像在《星際穿越》這部影片裡,裡面的科學家穿越了黑洞,因為兩個地方彼此的引力相隔較大,所以科學家們在另一個星球才過了一個小時,而地球上七年都已經過去了,當男主回到地球,自己親愛的女兒已經變成了一個滿頭白髮的老太婆。為什麼引力會使得時間變慢呢?這一說法由愛因斯坦在代表著相對論中提出,最開始愛因斯坦提出了“引力場論”,重新使得人們對最初牛頓的萬有引力的認識轉為了”引力場“也就是說引力是由物體的質量扭曲空間產生的。而在大爆炸之前是沒有時間和空間的,那麼既然物體可以扭曲空間,也就意味著同樣可以扭曲時間。既然空間不一樣了,時間肯定會有變化。這一論點很快被很多科學家用不同的方法證實了。繼而引力的大小和時間的快慢是有聯絡的。
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6 # 太上邪神
判斷相對論的正確與否,用中國的俗語:解鈴還須繫鈴人,要從邁克爾遜莫雷實驗入手。要怎麼用經典理論來解釋邁克爾遜莫雷實驗結果呢?光有波粒二象性,就分別用波動性和粒子性來分析邁克爾遜莫雷實驗,看看經典理論能不能解釋邁克爾遜莫雷實驗結果吧!
一、用超聲波來做邁克爾遜莫雷實驗,超聲波具有束射性,頻率越高束射性越好,超聲波具有折射能力,所以用超聲波進行邁克爾遜莫雷實驗是沒問題的。根據聲波的傳播速度只與介質的溫度密度等物理狀態有關,不用做實驗都能知道波在實驗裝置中處處的速率是相同的,傳播到測試點的速度當然也是相同的。實驗結果是聲波的傳播速度是不會受到地球運動速度影響的,實驗的結果用經典理論就能解釋,哪有尺縮效應啊!哪有聲速不變原理啊!哪有聲音傳播不需要介質呢!如果有,就應該能推論出聲速相對論。
二、用鋼珠等高彈性圓球,來做邁克爾遜莫雷實驗,把邁克爾遜莫雷實驗裝置中分光的玻璃鏡片換成中心有個小洞的斜置鋼板,把光源換成等速的鋼珠發射裝置,把反射鏡換成反彈鋼板。1、開啟斜置鋼板的小洞,發射鋼珠,讓鋼珠透過斜置鋼板的小洞,相當於光子的折射,當鋼珠射到反彈鋼板反彈時,關閉斜置鋼板的小洞,鋼珠射到斜置鋼板彈射到測試點,如果不計算空氣的阻力鋼珠運動到測試點的速度等於鋼珠發射時的速度。2、關閉斜置鋼板的小洞,發射鋼珠,鋼珠射到斜置鋼板後,向反彈鋼板彈射,相當於光子的反射,當鋼珠射到反彈鋼板反彈時,開啟斜置鋼板的小洞,讓鋼珠透過小洞射向測試點,如果不計算空氣的阻力鋼珠運動到測試點的速度等於鋼珠發射時的速度。實驗結果鋼珠的運動速度不會受到地球的運動速度影響,實驗結果用經典理論就能解釋了,哪有尺縮效應啊!哪有鋼珠運動速度不變原理啊!如果有,就應該能推論出物體運動速度相對論。
用波動理論和牛頓運動定律,都能證明邁克爾遜莫雷實驗結果是符合經典理論的,實驗結果用經典理論就能解釋了,愛因斯坦的非經典理論是不符合實際,沒有依據的。
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7 # 董加耕
當你說,引力場中的時間會變慢時,首先要弄清楚,一,時間是怎麼測量出來的?二,時間的變化又是怎麼測量出來的?
時間測量,還不簡單,不就是用時鐘來測量嗎?我再補充一句,物理學上的標準時鍾,被物理學家們規定為一個特定的銫原子的週期性振動(輻射),這個銫原子在給定次數的振動所持續的時間,就是1秒。
現在討論第二個問題,請問,時間變慢是指這個標準時鐘的走時變慢了嗎?如果這個標準時鐘的走時變慢了,請問,怎麼測量?你有一個比這個標準時鍾更精確的時鐘?誰承認你這個時鐘更標準?假設你說服了大家,所有人都承認你手上這個時鐘是世界上最標準的時鐘,只有你這個時鐘測量出的時間才是世界上最標準的時間,那麼請問,原來的那個時鐘,原來作為標準,現在大家又不承認是標準的那個銫原子鐘,所測量出的時間,還能是標準的時間嗎?它的變慢,還能被說成是時間變慢了嗎?對於這個現在大家新公認的標準時鍾,它會變慢嗎?如果會,又是以誰為標準測量出來的?如果會,它還能是標準時鍾嗎?它的變慢還能是時間變慢嗎?
你說,引力場中的時間變慢,是相對於無引力場中的時間而言的。這實際上是說,你用一個無引力場中的標準時鍾,作為你測量的標準,去測量位於引力場中的另一個標準時鍾,發現引力場中的那個標準時鍾變慢了。不討論你具體是怎麼進行測量的,假設你確實有辦法不用把A鍾拿到引力場中,就能測量出引力場中的B鍾變慢了,也就是說,A鍾也能用於引力場中的時間測量,你為什麼不把A鍾也作為引力場中的標準時鍾,不把A鐘的走時,作為引力場中的標準時間呢?這樣,引力場的區域和非引力場的區域,就有了一個統一的標準時間,這不更方便嗎?
你可能會這樣說,儘管引力場和非引力場可以有一個統一的標準時間,但引力場中的所有的物質運動變化過程都變慢了,我們把它說成是引力場中的時間變慢了,有何不可?且慢,我們現在能夠肯定的只是,也就是我們現在實際測量到的只是,引力場中的那個時鐘B,它的走時過程,它的運動過程變慢了,至於其它的物質運動變化過程,是不是也變慢了,也與時鐘B同步的變慢了,還不能肯定,這需要對所有其它的物質運動變化過程進行實際測量才能確定。
即使引力場中的所有物質運動變化過程,與時鐘B同步的變慢了,那也只是物質運動變化過程的變慢,不是標準時間的變慢,而且,引力場中的物質運動和變化過程的變慢,是以一個恆定不變的標準時鍾,在引力場中也恆定不變的標準時鍾,即A鍾,為測量的標準,所測量出來的。如果把引力場中的物質運動變化過程的變慢說成是時間變慢,那就等於混淆了物質運動變化過程的測量的結果,和測量時所依據的標準,就會產生嚴重的邏輯混亂,例如,時間就可以彎曲,你就可以回到從前,殺死從前的你。
引力場使物質運動變化過程變慢,如同引力場使運動的物體加速或減速一樣,是引力場對物質運動變化過程的影響,不是時間變慢,而且,引力場中的物質運動變化過程的變慢,正是以一個恆定不變的標準時鍾,在引力場中也恆定不變的標準時鍾,為測量的標準,所測量出來的。
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8 # 宇宙探索
如果說到本質,就是因為光速不變原理,愛因斯坦狹義相對論的基本假設,光速不變是狹義相對論的基石,而狹義相對論又是廣義相對論的基石!
但是如果說是因為光速不變原理,可能很多人並領情,畢竟要想從光速不變原理推匯出引力使時間變慢是很複雜的過程,一時半會很難說清楚!
引力和慣性力在區域性是不可分的!
這是什麼意思?很好理解,假設你乘坐一艘飛船以9.8的加速度飛行,你閉上眼睛是分辨不出到底是在地球上還是在飛船上,而且你在飛船上做的任何事情與在地球上的感覺都是一樣的!也就是說引力與加速度可以是等效的!
瞭解狹義相對論的都應該明白有一個著名的“雙生子佯謬”,其中就有一個細節,如果你在極端的時間裡(瞬間)加速到亞光速,你本身的時間流逝為零,但是你加速到亞光速的一瞬間,遙遠星球的人的時間會一下子流逝數十年之久,具體流逝多少取決於你最終加速的速度大小!也就是說,你的時間變慢了(相對)!
而引力和加速度又是等效的,所以極強的引力其實等效於極強的加速度,所以引力會讓時間變慢!
其實廣義相對論的核心就是時空的扭曲,而由於光速不變,時空的扭曲本身就意味著時間流逝速度變慢,這是最直觀的理解!事實上加速度就相當於扭曲了時空,產生了引力的效果!
注意,這裡的時間變慢是相對的,不是絕對的,每個人的固有時是不變的,這種固有時的對比也沒有意義,因為位於兩個完全不同的時空,座標系不同就沒有任何對比的意義!
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9 # 物原愛牛毛1
為什麼引力會使時間變慢?廣義相對論的等效原理說的很清楚,引力場局域等效於物體運動的加速度。而在狹義相對論中,物體高速運動會產生“鐘慢尺縮”效應,鐘慢就是時間變慢,不過這個效應是個慣性系中的觀察者效應,只有透過變速進入不同的參考系(時空),即物體存在加速度,時間才會真正地變慢。既然引力場等效於運動加速度,因此引力場同樣會使時間真正變慢。
愛因斯坦經常用在沒有任何引力的太空中的一個升降機來解釋等效原理。給升降機向一個方向施加一個力,使得升降機獲得一個大小與地球表面重力加速度g相同的加速度,升降機裡的人分不清是處在地球的重力場中,還是處於一個加速運動的系統中。另一種情形,在地球重力場附近作自由落體,自由落體者“失重”了,他感覺不到引力,他感覺自己只是在作加速運動。
由上述情形可知引力和加速度是等價的,因此狹義相對論中物體在慣性系的高速運動透過加減速使時間流逝速度發生了變化(比如說“雙生子佯謬”,哥哥乘坐近光速飛船因為存在加減速,當回到地球時,看到弟弟已白髮蒼蒼,哥哥的時間膨脹了。),就相當於廣義相對論中描述著的一個強大引力場同樣使時間膨脹(比如說黑洞,進入黑洞視界的物體,在平直時空的觀察者看來,它的時間停滯了,物體永遠停留在視界,當然在這個物體看來,自己的時間並沒有停滯,正在以極高的速度向黑洞中心墜落。)。非慣性系可以看作是慣性系加引力場,反過來,引力場也可看作慣性系加上加速度。
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10 # 昨夜夢神州
電池快沒電了,時鐘也變慢。我們知道這是由於機械提供的動力不足引起的。
那麼引力為什麼能使時鐘變慢呢?我們知道在引力源附近,引力常量g是不同的。顯然g越小,所受引力就越小。
在同一等高線處,g相同。但速度越快,所受空間阻力越大,時鐘也會變慢,甚至於倒轉。
但時鐘與光速有什麼關係呢?我們把1光年細分:
1光天=1光年/365;
1光時=1光天/24;
1光秒=1光時/3600;
1s→→3×100000000m;
所以我們知道1光秒對應300000000m;同樣300000000m對應1光秒。
所以所有的變化只是距離的變化,而人們卻將這種距離轉化為時鐘的改變。這是由於人類從古至今的天文觀念導致的,認為時間是個獨立的概念,而本人認為時間本身就是三維空間體內的距離概念的擴充套件。地球公轉一圈是一年,我們完全可以當作它運動了1光年的距離。那麼再回到地面與空中衛星問題,衛星之所以使時鐘變慢,完全是它相對於地面的標準時鍾所在處少走了一段距離。
所以,我們明白:所謂的時鐘變慢,僅僅是衛星相對地面標準時鍾少走了一路距離。至少為什麼少走了一段距離,那就與其運動有關。也即是由常數g的大小不相等導致的。
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11 # vm無感覺
瞎扯蛋,
都是相對而言的,比如你在超高速塞車的時候,可能感覺時間特慢,那是相對你個人的感覺。
但是,時間是一個絕對量,不管誰,都是一樣的。不會變慢,也不會變快。
回覆列表
廣義上的時間沒有變慢,是相對!相對!相對!重要的事情要說三遍。廣義相對論中認為:時間和空間並不是完全的分道揚鑣。其實,時間和空間其實是糾纏在一起的,也就是所謂“時空一體”,空間的變動會影響到時間。另外,相對論中還將引力解釋為時空彎曲的現象,物質(應該說是物質的質量)會彎曲時空,想象一張繃緊的膜代表時空,一個彈珠表示地球,彈珠放上去膜會自然下陷,就是這個道理。而彎曲的時空會影響時間的快慢(因為時空一體,空間彎曲從而使時間彎曲,表現為時間變慢)。因為引力隨距離減弱,所以不同高度時間流逝不一樣。比如,其實地球就是一部時間機器,你在一百層高樓上站100萬年,你的時間會比地表快1皮秒。這麼微小是因為地球質量太小了,彎曲時空不太明顯。像大質量黑洞那種就可以像扯麵條一樣簡單。所以,時間流逝得很慢。還有一個值得提示的:所謂的時間變慢不是緊指你的表和其他人對不上,你身邊所有事物都會變慢,你不用擔心你煎蛋時會因為時間變慢現象而煎糊,在你的參考系裡,你不會感到一點變慢的跡象,而外面看來卻過去了很久很久……