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  • 1 # 火星一號

    鐘慢效應就是指相對論中的時間膨脹效應。在愛因斯坦創立相對論之前,人們都認為時間是絕對的——無論觀察者身處何種運動狀態,無論處宇宙何處,他們對於同一個事件測得的時間間隔都是一樣的,也就是說時間流逝速率對於所有人都是一樣的。這樣的時間認識其實是非常符合日常生活的,與我們的經驗完全不矛盾。然而,愛因斯坦的相對論卻給出了顛覆常識的時空觀——時間是相對的,與觀察者所處的狀態有關,這正是相對論“相對”二字的含義之一。

    相對論可分為狹義和廣義相對論,前者不涉及引力,後者涉及引力。因此,鐘慢效應又有狹義和廣義相對論之分。狹義相對論表明,如果在地球表面上有個靜止的觀察者同時測量靜止的時鐘和相對於他運動的時鐘,他會發現這兩個時鐘顯示出的時間不是同步的,運動時鐘走得會比靜止時鐘更慢,而且運動時鐘的速度越快,所顯示出的時間就越慢,此即為動鍾變慢。

    具體而言,如果運動時鐘的速度為第一宇宙速度(7.9千米/秒),則這個時鐘每天累積比地面時鐘走慢30微秒。即便這個速度對於人類而言已經夠快了,但鐘慢效應仍然十分微弱,這就是為什麼我們平時難以感知到這種效應。不過,當速度逐漸接近光速時,這種效應開始凸顯。例如,當速度為光速的99.5%時,運動時鐘走得比靜止時鐘慢了10倍。如果速度為光速的99.9999995%,則慢了一萬倍。不過鐘慢效應並不是時鐘的機械原因,而是光速不變導致的結果。

    另一方面,廣義相對論表明,如果在地球表面上有個觀察者同時測量地面時鐘和遠離地球引力場的時鐘,他會測得地面時鐘走得比遙遠時鐘更慢,根據計算,每年累積慢了0.02秒。兩個時鐘所處引力場的強度相差越大,則時間膨脹效應越明顯。例如,黑洞的引力場極為強大,其附近的時間流逝速率要遠遠慢於地球表面。

  • 2 # 檸檬草的芬芳

    承接上一篇《從狹相結束到廣相開始》,今天我們回過頭,從粗糙的角度,用狹隘的解讀,來揭開鐘慢尺縮的一層面紗,及指出當年精煉總結後經過媒體層層傳播後的可能錯誤的說法。

    閱讀今天的文章,你只需要提前理解兩個基本點。

    一:對前文光速不變原理的理解,即其速度不滿足基本的向量疊加規則,而成為牛頓低速運動與相對論高速運動之間的一個基本分水嶺。

    二:函式的單調性。

    正文開始前作些許備註:

    ◎預計光速:滿足牛頓向量疊加基本原則下的疊加光速(相向則是是疊減)。

    ◎測量:下文中的測量指的是在一個函式中,運用周邊變數來計算目標變數,關鍵為計算""繞彎"而來,而非直接儀器"直測"而來。彎測是參考系相關的,是相對的,也是有折損的,彎測並不代表真實值,也不會影響真實值。如相對a測出的30,與相對b測出的40其實是相同的尺度,而其相對於標準通用的單位尺寸又是50。這個例子旨在說明,測量值不完全等於真實值,也不會改變真實值。後面我們就會知道,慢的鐘與縮的尺只是測量值而已,而現實中的尺不會因為光速運動而縮,縮的只是在特定參考系下的"彎測值縮了",而"直測值不會變";同樣,慢的是"彎測的鐘",而非"直測的鐘"。

    ◎"相對"與"測量"是理解相對論與量子力學的基本線條,在"測量"下,很多"畸變"的結論其實並不畸變,只是要時刻區分"測量"與"真實"的含義。它們的一般性區別是,"測量"它相對的是某個相異參考系,"真實"它相對的是慣性參考系,即相當於unity三維遊戲中的世界原點或通用標準單位。

    正文伊始。在火車與光線同向運動的愛因斯坦火車思維實驗中,由上一篇文章我們已經知道,真實光速比預計光速要小,即在位時速的測量公式v=s/t中,v比預計的要小,由函式單調性知:在固定尺度s的前提下,只有增大t才能使v減小(鐘慢);在固定時間t的前提下,只有減小s才能使v減小(尺縮)。

    開始抽象總結。如果我們從光速向量疊加與否為核心一步步計算,從鐘慢尺縮公式(自行度娘)中可以看出,光(電磁波)等近似具有波粒二象性的物質其速度"比較特殊",而如果用"一般性物質",即火車實驗中,若將手電筒中發出的光換為普通物質,則"鐘不會慢,尺不會縮",即使該物質以光速前進。此時牛頓力學完美適用。

    繼續總結。svt中,物質產生運動(力改變運動狀態),而人們需要對兩個運動進行比較,比較什麼呢?比較孰快孰慢,孰耗長孰耗短,孰行遠孰行近。基於此,我們知道,人們為了去比較兩個運動,而從三個維度去說明運動:速度快慢,時間長短與距離遠近。即,svt就是用來描述運動的三個截面而已。即它們只是從三個不同的角度描述了同一個事物而已,可以這樣說,速度就是反時間,就是快慢運動;時間就是反速度,就是長短運動;位移就是運動量,就是運動總量。由此,大家還認為時間存在?no,no,no。時間不單獨存在,他只是輔助作為測量運動的一個角度下的測量值而已,名為輔助運動測量值。本質上,速度時間位移合起來叫做運動。

    繼續深入。鐘慢尺縮公式有特定的限制,其一,物質限制:不滿足向量疊加的電磁波類物質。對於一般性的慢光速,等光速或超光速的滿足向量疊加規則的物質仍適用牛頓力學,即一般性物質不會鐘慢尺縮。即其公式鎖定在於物質的特殊,而非速度的特殊。但這與傳統相對論看法相左,傳統看法認為,物質不能超光速,但此看法絕不能來自鐘慢尺縮函式之中,即使不能超也定是一個更古老的結構決定性質的原因,而絕不是"鐘慢尺縮超光速無理"的原因,無理之因定在函式之外,必不在函式之中。究竟是傳播的誤解還是卻有外因,或是百年的不證自明,我們等待波粒二象性,哥本哈根詮釋,量子力學等的深入解讀。但在此前,如果發現了超光速的粒子,也不必太過驚訝,畢竟從鐘慢尺縮簡要剖析來看,絕無不能超光速的限制。

    題外話。火車實驗中,車上與車下分別掐表計時,一快一慢?no,no,no,從上面對直接測與彎測的描述中,我們可以知道,此是直測,非彎測,表會完全一致。另一種情況,若將計時鐘改為光子鍾,看錶時也會完全一致,因為是直測,只有透過周邊變數彎測的方式計量光子鍾,才會有"鐘慢計算結果",但仍不會有現實的鐘慢現象。

    一句話總結。鐘慢尺縮是彎測方式下的計量值,就像上文30,40,50的例子一樣,此計量值區別於直測,即現實直測下,是不會有現實上的鐘慢尺縮現象的。

    繼續提煉。高速運動的尺會縮短?不會的。不會發生物理層面,結構層面的縮短現象的,僅僅是在"有電磁波參與的特定測量方式下"測量值的縮短。即縮短的是測量值,而非真實值。

    超光速,時間倒流,幹掉從前的先輩相關。首先,我們得理解自己的眼睛。人眼所見是真像?no,no,no,人眼所見皆是投影,即光經過透鏡的投影而已,此事件中有光參與。攜帶模型資訊的光在宇宙中穿梭,由於熵增,模型光必將分散。我們假設其不分散,永遠保持聚合狀態,再假設我們奔跑的速度可以任意超光速,同向追趕下,我們自然會看到一個加速的正向的人生場景;相向追趕下,我們自然會看到一個加速的"時光倒流的"人生場景,此時光倒流並不是真正的時光倒流,僅僅只是因為投影的先後,即從前光與未來光孰先孰後到達我們的眼球而已,要看到怎樣的模型場景,完全取決於我們速度的方向與大小,但但但,我們無法參與與中去改變歷史程序,因為我們追趕的僅僅是源模型發出的光,而不是源模型啊!模型聚合光本質上只是一個外觀成像,此成像早已脫離源模型,對成像的干擾是不會影響源模型的運動狀態的。

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