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1 # 劉繼123廣
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2 # 賽先生科普
這句話我最早是在西遊記裡見過,畢竟是神仙住的地方,就是那麼神奇。
不過很巧的是,這句描述在相對論中有公式對應,結論歸為兩點:神仙住的地方要麼引力特別強,要麼速度非常快,符合這兩個要求,就能產生“天上一日,地上一年”的效果。
在狹義相對論中如果你面前有一艘超高速宇宙飛船,啟動後不久,你們的相對速度就達到了99.99...%的光速,此時時間膨脹非常明顯,假設你在地球上等了一年,最後飛船回來了,你會發現飛船上的日曆才翻過去一兩天。
在廣義相對論中還是這艘飛船,這次它飛的不是那麼快了,因為速度上的時間膨脹不是很明顯,但它去黑洞附近饒了一圈,你又在地球上等了一年,最後回來發現,飛船的日曆還是隻翻了一兩天。
可能大家平時有聽過GPS要用相對論進行時間修正,其實GPS的時間修正就是上面提到的兩點因素:速度和引力
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3 # 語境思維
開頭好像是這樣的:“Long long age, there was a girl, whose name Bright...”
說的是,有一個布萊特姑娘從太空旅行回來,發現自己童年的夥伴都白髮蒼蒼了,而她自己卻童真如舊。
不過,請不要信以為真:狹義相對論的鐘慢尺縮效應,只是變換參照系的數學遊戲!
下面,我們就來驗證一下,這個“天上一日地上一年”,究竟怎麼不靠譜。
假設,布萊特姑娘乘坐的時光機(其實不可能有的),速度v=0.9c,時光機攜帶的原子鐘,作為相對參照系,其計時讀數是t",按題意,t"=1年=365日。
與此對應,地球上的原子鐘作為絕對參照系,計時讀數是t0。按題意,
根據洛倫茲變換:t0=t"/γ,γ=1/√(1-v²/c²) =1/√0.19=1/0.45=2.22。
地上時間:t0=t"/γ=365×0.45≈164日。
彷彿是在時光機上布萊特姑娘壽命,比地球上同伴壽命延長了1.22倍。換句話說,地球人壽命100歲,時光機人就是220歲。
現在來分析:
其一,時光機速度v=0.9c已經大得荒誕不經了,這是第一個不可能。
其二,時光機的計時讀數與地球的計時讀數是可以等效代換的。
其三,退一步講,時光機再怎麼厲害,也不至於時光機人的壽命是地球人的365倍。
其四,只要布萊特姑娘一回到地球,她的時間即全部折回到地球時間。
結論:相對時間,有無數多個,可以用來做遊戲。但是絕對時間只有一個。歪理十八條,真理就一條。
好了,本答stop here。請關注物理新視野,共同切磋物理邏輯與中英雙語的疑難問題。
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4 # 天涯鐵鉤
“天上一日,地上一年”應該是出自古典名著《西遊記》,最早出於第四回,經由地上的眾猴、天上的玉帝、西方的佛祖、道教的元始天尊反覆強調,口口相傳,基本成了天宮的固有設定。
用現代的角度來看,這種說法固然誇大了一些,但並不違揹物理規律,同樣的一個筋斗十萬八千里似乎也可以說得通(後面再說)。
物理發展到近代,當引入狹義相對論的時空觀及洛倫茲變換之後再來分析,當物體運動時,它內部所有的一切物理化學變化都會變慢,時鐘都隨著運動速度增加而變慢,這都是運動參照系的測量相對於固有時間而言。
本來嘛,時間並非常量,在不同的參照系中是可變的,從這點來說小說家並非無稽之談,假設這種說法成立,不妨計算一下需要什麼條件。根據下式,
設地面參照系為S,天宮參照系為S",有一個人在地面參照系過了一年即365天,同時天宮參照系只過了一天,根據相對論時間膨脹公式:τ0=1,τ=365,求解u。
運算也不難的,只需要計算開方和加減,最後算出u≈0.999996 c,即光速的0.999996倍。如果實現了這一速度,就可以實現天上一天,地上一年的美好生活了。
那麼這個速度有多快呢,我們知道孫悟空一個筋斗十萬八千里,摺合五萬四千公里,如果在一秒內完成,就是54000km/s,我們知道光速是300000km/s,筋斗雲也就是1/5 c不到的樣子,所以這個天宮的速度可比筋斗雲快多了,玉帝如果不想弼馬溫大鬧天宮,直接跑了便是,孫悟空肯定追不上,因此天下第一神行是天宮的速度,並非筋斗雲。
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5 # 朱八八
小愛同學認為光速不變沒什麼難以理解的,偉大的麥克斯韋方程推匯出的結論還能有錯?更何況很多實驗都證明了光速不變。
於是小愛同學直接把光速不變當成公設:1.光速不變,與光源和觀察者的運動狀態無關;2.在所有慣性系中,物理定律都一樣 (即慣性系平權原理)。
別看這兩條公設簡單,就在這麼簡單的基礎上,偉大的狹義相對論就誕生了,這是一種全新的時空觀(相對論時空觀),顛覆了19世紀以前所有人類的認知。
所以如果你不懂相對論, 那你的世界觀是很有問題的,懂與不懂,就決定了你是生活在哪個世界中的生物。
(狹義相對論用到的數學,也就基本相當於大學本科的水平,包括洛倫茲變換和簡單的微積分。有興趣的童鞋可以去看看推導過程,其實不會比你們參加過的高考更難。)
在簡單的公設和枯燥的數學推導後,非常精彩的結論就出來了,記住,這些推論不是拍腦袋想出來的,而是精確的數學推匯出來的。只要光速不變沒有被推翻,就算馮諾依曼和希爾伯特來了,也只能承認這些顛覆你世界觀的結論。
一是運動物體在其運動方向會表現出長度收縮,這就是著名的尺縮。也就是說,在我們眼中,奔跑中的尤塞恩·博爾特是變瘦了的,所以根據相對論,要減肥,真的只能靠運動啊。
二是運動物體會經歷時間膨脹,一個運動中的鐘表要比靜止的同樣鐘錶走得慢。這個就是著名的鐘慢。也就是說,奔跑中的博爾特比不跑是變年輕了,所以,要想年輕點,就得動起來。那些大師以千年王八萬年龜為例子宣稱養生要懶靠靜的,肯定沒學過相對論。
根據鐘慢效應,有個很有趣的思想實驗,就是孿生子佯謬:
有一對雙生兄弟,一個登上一艘宇宙飛船作遠端太空旅行,而另一個則留在地球。從相對地球靜止的參考系上看,當旅行者回到地球后,我們發現他比留在地球的兄弟更年輕。但是從相對飛船靜止的參考系上看,我們發現他年紀更大。
這很矛盾是吧?
佯謬產生的原因是狹義相對論的時間膨脹原理僅僅對於慣性參考系成立。 而旅行者要想返回, 必然至少有一次加速過程。 根據廣義相對論,加速過程中的慣性力與引力等同, 而引力恰恰能夠導致時間膨脹。(廣義相對論可以解釋為什麼旅行者必然會有時間膨脹,真正的計算並不必須依賴廣義相對論。)
所以最終的結果就是,旅行者會較之留守者年輕。
鐘慢效應,孿生子效應,已經在1971年由科學家利用原子鐘繞地球一圈證實。
03
老愛的名言是:“把你的手放在滾熱的爐子上一分鐘,感覺起來像一小時。坐在一個漂亮姑娘身邊整整一小時,感覺起來像一分鐘。這就是相對論。”這個是終極相對論,是最容易被地球人理解的相對論。
幾個月後,愛因斯坦從狹義相對論的方程式裡推出質量和能量都是相對的,速度逐漸趨向於光速時,物體的質量會趨向於無窮大。並最終得出這個非常著名的質能方程式E = mc2,依然是純粹數學的推導。
這個方程給出了一個革命性的結論,質量和能量在某種程度上是一回事,可以互相轉化,每個粒子質量的微小變化,都蘊藏著巨大的能量,這些都是驚世駭俗的結論。
儘管質能關係只是一種數學推導結論,但已成為大量實踐所證實,包括後來的原子彈和核反應堆,它為人類開發利用能源提供了一條新途徑。
相對論最最革命的是指出: 時間不是絕對的—速度越快, 時間流逝越慢, 廣義相對論則更一步:時間和空間是一個四維彎曲的時空,引力會扭曲空間和時間。
《晉書》曾記載:“王質入山斫木,見二童圍棋。坐觀之,及起,斧柯已爛矣。”
這位叫做王質的樵夫,看了一盤棋,世上過了幾百年,斧柄也全爛掉了,不知道算是悲劇還是喜劇,但至少,他在中國歷史上留下了大名,叫做「爛柯人」,而圍棋也得了個別名叫做「爛柯」。
“天上方一日,世上已千年”以前只是神話傳說,學渣愛因斯坦居然提出了科學解釋。樵夫爛柯人也許是第一個有記載的經歷蟲洞或者時空隧道的人類。
諾蘭大神的名作《星際穿越》中,英雄為了拯救全人類,駕著飛船著陸到黑洞附近的一個星球上,這個星球上的一個小時,相當於地球上的七年。任務只花了3個多小時,等他返回飛船時, 23年過去了, 他十多歲的女兒轉眼就三十多歲了。
時間是最公平的嗎?相對論把這個公平都搶走了。
其實,這世界從來就不公平……
少年聽雨歌樓上,紅燭昏羅帳。
壯年聽雨客舟中,江闊雲低,斷雁叫西風。
而今聽雨僧廬下,鬢已星星也。
悲歡離合總無情,一任階前,點滴到天明。
蔣捷的《虞美人·聽雨》對歲月光陰的體悟是宋詞的巔峰。
少年是一本太倉促的書,驀然一驚,已是中年。
願你出走半生,歸來仍是少年
原來這不僅僅是祝福…….
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6 # 可酒可茶
西遊記是內丹著作,作者不是吳承恩。小說中天上一日,下界一年,出自內丹著作《鍾呂傳道集》。道家認為天地陰陽升降,一年一交合。而人體坎離交合,打通任督二脈是十二時辰一交合。人法天地,所以十二時對比喻十二月,就是一日比一年。
詳情去噹噹網看王宏偉《正解西遊記》,,,
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7 # bgewbnewd
天上一日地上一年的說法扯淡,什麼公轉自轉的,就算你以日落為時間標準,你體內的物質一直在變,所有人不管在哪兒都是一樣的。
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8 # bgewbnewd
天上一日地上一年的說法扯淡,什麼公轉自轉的,就算你以日落為時間標準,你體內的物質一直在變,所有人不管在哪兒都是一樣的。
回覆列表
這個話題問的好!如何理解和解答這個話題本身就很燒腦。雖然早已有所考慮,恰好今天不妨試答一下:不管這句話出自何處,但答案是否定的。
這句話不是相對論“尺縮鐘慢”的本意,正好恰恰相反。但可以反向借鑑、可以反向類比。
@劃過長空的耀眼 對時間的認識是基本正確的。時間不是自然界的實有物質,它是人們藉以描述事物運動和變化規律而人為定義的重要物理引數。所謂時間的“尺子“,只是一種類比諸如長度尺子的習慣說法。
相對論的“尺縮鐘慢效應”是以數學邏輯演繹的相對概念,在自然界卻是不可能出現的事實。
相對論的通俗解釋為:當人們拿著在相對靜止或低速條件下定義的長度尺子(標準尺子)和時鐘(標準計時器),在高速執行的列車上觀察時,卻表現出尺變短、鍾變慢的結果。當列車接近或達到光速執行時,原來的標尺變為一個質點,原來的時鐘停滯不前。
相對論這一匯出結論是嚴重脫離客觀實際的。因此,在科學的層面上看,相對論存在的正面解讀意義,是告誡後人不要輕易用純數學邏輯來演繹自然的客觀規律,否則將可能得出非理性的結果。
天上一日,地上一年。這本是地球人站在地表,來觀察天體宏觀運動(時空)尺度的一種感受,是可以用幾何學投影關聯的“相似三角形”的比例關係,即可解答清楚的問題。跟愛氏相對論沒有一絲一毫的聯絡。
請參照以下渣片來理解:假設1、2、3點距離遙遠且距離未知。