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  • 1 # 使用者5838538790604

    談2點。

    第一:忘記時間變慢這個物理表述,只關心時空中2個事件點之間的時間跟空間距離即可。

    第一張圖是牛頓力學中變換參照系的時候,時空向量之間的變化。由於時間是絕對的,所以時空向量是沿著直線運動的。第二張圖是相對論中變換參照系的時候,時空向量之間的變化,時空向量沿著雙曲線運動。

    由於相對論中時空向量沿著雙曲線運動,所以能明顯看到,上邊的向量變換到下邊的向量之後,橫軸的時間變短了。也就是對1個參考系來說間隔1秒的2個事件,換一個參考系之後變成了間隔0.8秒。從這個角度說,時間變短了。

    但另外一方面,老參照系來說間隔0.8秒的那個向量,沿著雙曲線變到了下邊,間隔在新參考系中變成了1秒。從這個角度說,時間變長了。

    所以,現在就容易說清楚為什麼要忘記時間變慢這個物理表述了。因為變換參照系的時候,有的時空點之間的時間距離變長,有的時空點事件的時間距離變短,統一用變慢變快這個表述,是非常不合適的。

    但時間變慢這個說法也不能說不對,只是不好。從雙曲圖能明顯看出,參考系靜止時,時間間隔是最短的,這也是時間變慢這個說法的由來。可對於一個有的變長有的變短的物理事實,妄圖用一種時間變慢來表述,各種矛盾是無法避免的了。

    其實速度越快,時間越慢,在牛頓力學中也是有一個類似的說法的:速度越快,空間越長。以我自身作參考系,空間為0,變換到別的參考系,0的空間變成了非0。也同樣可以發出這個疑問:運動是相對的,那到底是你的空間變長了還是我的空間變長了呢?

    第二點:相對論中是有一個絕對的時間的。

    雙曲線的數學表示式是平方差為常數,所以從幾何影象容易知道,時空的平方差是一個跟參考系無關的不變數。變換到自身的參考系之後,空間變為0,這個時空的平方差自然變成了時間的平方,所以,現在就容易想清楚如下一個事實了:一個物體自身的時間,我們可以稱之為年齡,是一個跟參考系無關的不變數。

    物理上直接把這個年齡作為時空中2點距離的定義,跟歐式距離的平方和不同,這裡是用平方差來定義的,這就導致一個數學結論:2點之間直線最長。

    用物理的語言表述:在慣性系下,沿著直線運動,花費的年齡是最長的。非慣性系,直線會變成曲線,但這時候距離的定義也會跟著變,最後的結果是曲線的長度依然等於原本的直線的長度,所以年齡最長的物理事實跟參考系無關。

    雙生子佯謬中,一個在時空中走的是直線,一個在時空中走的是曲線,自然走曲線的那個人的年齡要小於走直線的那個人的年齡。如果糾結地球不是慣性系,在地球上的那個人在時空中走的也是曲線,這個也ok,物理裡是有計算年齡的具體方程的,按照這個方程結合具體的物理情況計算出年齡進行比較就可以了,但這個並不是雙生子佯謬的初衷。

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