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1 # 蛋科夫斯基
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2 # 晴月浩新雪
從其它人的視角來看,他的生命近乎靜止,算是無限接近長生不老了。而在他自己主觀感受上,壽命沒有任何變化。
這就好像在沒打氣的氣球上預先畫好刻度當尺子,一邊吹脹氣球一邊評估氣球有沒有變大。實際上,在我們看來氣球的確是變大了,因為我們的尺子沒變化,而氣球的確變大了。可是在氣球看來,氣球上的尺子是跟著氣球一起變大的,所以氣球自己的大小不變。
別了,這個例子太麻煩。我給題主重新寫一道題目。
問:題主手握定時炸彈,一個小時後引爆。如果讓他接近光速飛,可不可以實現不被炸死呢?
答:依然會死的很穩。
我們站在題主的位置看是這樣的。題主的炸彈開始計時,題主的飛船開始加速然後很快就接近光速了(不考慮被加速度壓扁)。但是題主看自己手中的炸彈,定時器依然在不停地走,一個小時以後,嘭!按時爆炸了。
題主覺得不過癮,沒弄明白怎麼回事。於是充值復活了,再來一遍。這次題主加速飛出去,然後折返,飛回地球。但是題主手中的炸彈計時從始至終沒有變慢或者停止,題主這趟往返在其自己看來花了一個小時的時間,到達地球那一刻炸彈正好計時到一個小時,嘭!又炸了。
但是這個折返過程不太一樣。在地球上的觀眾視角,看起來是這樣子的。題主手握炸彈乘坐飛船出發,地球上的人看題主的炸彈計時越來越慢,後來幾乎停止了,題主依然在遠去……500年以後,地球上的人類看到一艘飛船飛回來,剛剛落地,飛船里人手裡拿的定時炸彈剛好是一個小時,嘭!炸了。
看來題主想了解狹義相對論。狹義相對論種的“狹義”表示它只適用於慣性參考系。這個理論的出發點是兩條基本假設:狹義相對性原理和光速不變原理。理論的核心方程式是洛倫茲變換。
狹義相對論不僅僅語言了時間膨脹效應,還有長度收縮、橫向多普勒效應、質速關係、質能關係等等。
狹義相對論預言就是透過數學的方法計算出了運動中的定時炸彈計時的速率比計時器靜止時的速率慢,這也就是常說的時間膨脹效應。考慮在K系中的某一點靜止不動各個座標為零點,這裡有一個鐘錶,此時洛倫茲變換中的前三個方程給出:x"=vt",y"=0,z"=0。這是時鐘在K"系中的運動軌跡,即時鐘以不變速度v沿x"軸的正方向運動。洛倫茲變換中的第三個方程給出:t"=t/(1-v^2/c^2)^1/2。式中t是給定計時器顯示的時間間隔,因而是固有時。由於時鐘的速度v總是比光速c小,該式中的1/(1-v^2/c^2)1/2大於1,因而t">t,即在K"系中看來運動的計時器走慢了。但t"是座標時,因為它是K"系中兩個不同地點的計時器記錄的時間之差,所以上面所謂的時間膨脹實際上是說“固有時比座標時小”。
這個理論已經透過很多實驗得到了驗證,比如飛機上的原子鐘比地面上的慢,還有μ子壽命延長可以達到地面。利用其原理最常見的應用就是GPS全球定位。