我了解到:接近光速,或超光速运动会时间上有所变慢,或者甚至时光倒流(也许).但是,我们平时所指的运动都是有相对物作参照的

我了解到:接近光速,或超光速运动会时间上有所变慢,或者甚至时光倒流(也许).但是,我们平时所指的运动都是有相对物作参照的.那比如有种东西在太空作高速运行,那怎么才能体现他是在“高速运行”即使是接近光速那也得有个参照吧?
我听说过“以太”这种东西.但是不太清楚.是相对它么?它是以什么定位的?
涉及相关知识也请论述一二.
arebu568 1年前 已收到6个回答 举报

hcx007 幼苗

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也许这个对你有用
宇宙执法者的历险
宇宙执法者AD在A行星上被邪恶的EN博士所擒.EN博士给AD喝了一杯13小时后发作的毒酒,并告诉AD解药在距此40,000,000,000公里远的B行星上.AD得知此情况后立即乘上其0.95倍光速的星际飞船飞往B星,那么:
AD能即使到达B星并取得解药吗?
我们做如下的计算:
A、B两行星之间的距离为40,000,000,000公里.飞船的速度是1,025,000,000公里/小时.把这两个数相除,我们得到从A行星到B行星需要39小时.
那么AD必死无疑.
等一下!这只对于站在A行星上的人而言.由于毒药在AD的体内是要经过新陈代谢(才能发作)的,我们必须从AD的参照系出发研究这一问题.我们可以用两种方法做这件事情,它们将得到相同的结论.
1. 设想一个大尺子从A行星一致延伸到B行星.这个尺子有40,000,000,000公里长.然而,从AD的角度而言,这个尺子以接近光速飞过他身边.我们已经知道这样的物体会发生长度收缩现象.在AD的参照系中,从A行星到B行星的距离以参数γ在收缩.在95%的光速下,γ的值大约等于3.2.因此AD认为这段路程只有12,500,000,000公里远(400亿除以3.2).我们用此距离除以AD的速度,得到12.2小时,AD将提前将近1小时到达B行星!
2. A行星上的观察者会发现AD到达B需要花费大约39小时时间.然而,这是一个膨胀后的时间.我们知道AD的“钟”以参数γ(3.2)变慢.为了计算AD参照系中的时间,我们再用39小时除以3.2,得到12.2小时.(也)给AD剩下了大约1小时(这很好,因为这给了AD20分钟时间离开飞船,另外20分钟去寻找解药).
AD将生还并继续与邪恶战斗.
如果对上文中我的描述加以仔细研究,你会发现许多似是而非,非常微妙的东西.当你深入地思考它的时候,一般你最终将提出这样一个问题:“等一下,在AD的参照系中,EN的钟表走得更慢了,因此在AD的参照系中,宇宙旅行应花费更长的时间,而不是更短...
如果你对这个问题感兴趣或者觉得困惑,你可能应该看一下后文《宇宙执法者的历险——微妙的时间》.或者你可以相信我所说的话“如果你把所有的因果都弄清楚,那么所有(这些)都是正确的”并跳到《质量和能量》一章.
宇宙执法者的历险——微妙的时间
好,这就是我们刚刚看到的.我们已经发现在AD相对于EN参照系旅行中的时间膨胀.在EN参照系中,AD是运动的,因此AD的钟走得慢.结果是在此次飞行中EN的钟走了39小时,而AD的钟走了12小时.这常常使人们产生这样的问题:
相对于AD的系,EN是运动的,因此EN的钟应该走得慢.因此当AD到达B行星的时候,他的钟走的时间比EN的长.谁对?长还是短?
好问题.当你问这个问题的时候,我知道你已经开始进入情况了.在开始解释之前,我必须声明在前文所叙述的事情都是对的.在我所描述的情况下,AD可以及时拿到解药.现在让我们来解释这个徉谬.这与我尚未提及的“同时性”有关.相对论的一个推论是:同一参照系中的两个同时(但不同地点)发生的事件相对于另一个参照系不同时发生.
让我们来研究一些同时发生的事件.
首先,让我们假设EN和AD在AD离开A行星时同时按下秒表.按照EN的表,这趟B行星之旅将花费39小时.换言之,EN的表在AD到达B行星时读数为39小时.因为时间膨胀,AD的表与此同时读数为12.2小时.即,以下三件事情是同时发生的:
1、 EN的表读数为39
2、 AD到达B行星
3、 AD的表读数为12.2
这些事件在EN的参照系中是同时发生的.
现在在AD的参照系中,上述三个事件不可能同时发生.更进一步,因为我们知道EN的表一定以参数γ减慢(此处γ大约为3.2),我们可以计算出当AD的表读数为12.2小时的时候,EN的表的读数为12.2/3.2=3.8小时.因此在AD的系中,这些事情是同时发生的:
1、 AD到达B行星
2、 AD的钟的读数为1.2
3、 EN的钟的读数为3.2
前两项在两个系中都是相同的,因为它们在同一地点——B行星发生.两个同一地点发生的事件要么同时发生,要么不同时发生,在这里,参照系不起作用.
从另一个角度看待此问题可能会对你有所帮助.你所感兴趣的事件是从AD离开A行星到AD到达B行星.一个重要的提示:AD在两个事件中都存在.也就是说,在AD的参照系中,这两个事件在同一地点发生.由此,AD参照系的事件被称作“正确时间”,所有其他系中的时间都将比此系中的更长(参见时间膨胀原理).不管怎样,如果你对AD历险中的时间膨胀感到迷惑,希望这可以使之澄清一些.如果你原本不糊涂,那么希望你现在也不.
光速极限
在读AD历险记中,你可能注意到AD的速度几乎是光速,但并不等于光速.这似乎有很充分的理由:远低于光速的速度相对论效应不显著.然而实际情况是超光速在物理学中是不可能的.
我会告诉你这是为什么.假想AD奋力想将他的飞船加速到光速.好,我们已经知道物质的能量与γ参数成比例,这在相对论计算中太普遍了.但你现在也会知道当物体的运动速度等于光速时,γ参数将变为无穷大.因此,为了让AD的飞船加速到光速,他将需要无穷大的能量.这显然是不可能的.因此尽管对于一个物体可以以多么接近光速的速度运动并无限制,但任何有质量的物体都不可能达到光速.实际上,没有质量的物质必须以光速运动,在此我不想讨论其原因.唯一的一种没有质量的物质是光(被称作“光子”),或许还有中微子(不久前已经证实,中微子有质量.译者)
还有其他物体不能朝光速运动的原因.其中之一与“因果性”有关.假设我投出一个垒球并打碎了一扇窗户,那么“我投出球”就是“窗户被击碎”的原因.如果超光速是可能的,那么一定会有某种参照系,其中“窗户被击碎”先于“我投出球”发生.这导致各种逻辑冲突(特别是当窗户已经碎了之后又有人截获了飞行中的球,阻止了窗户被击碎!)因此我们将物体能超光速运行这种可能性排除了.更进一步,因果性排除的不仅是朝光速运动,更排除了任何超光速通讯.
光速,就我们所知而言,是一道不可逾越的障碍.
如果你和我一样是个科幻迷,这将是一个坏消息.几乎可以肯定,在除地球之外的太阳系中不存在有智慧的生命.然而恒星间的距离太远了!我们即使以光速运行,到达最近的恒星也要花上4年时间.所以没有比光快的交通手段,将很可能无法在银河系中游荡并与异型文明相遇,为争夺银河系的帝位而站,等等.
另一方面,由于长度收缩,或许情况并非那样令人绝望.假设你登上一条飞船,以接近光速飞往10光年以外的一颗恒星.从地球的参照系看来,这个旅行将持续10年.然而对于这次旅行中的乘客而言,长度缩短了.因此这个旅行只用了不到10年的时间.并且飞船飞行得越接近光速,(相对于地球和恒星的)长度收缩得也越多(你也可以从时间膨胀的角度考虑这个问题).

1年前

7

低调的鱼 幼苗

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以太,光传播的介质,或者说就是空间.
引力只能造成空间的弯曲,也就是以太密度的变化,时间的变化只是表象,因为空间变化,距离也发生了变化,本来距离3米的距离在弯曲的空间里可能是5米也可能是2米...
速度与时间的关系只是表象,时间到流也是不可能的.
你可以看到时间变化,但是都是表象,相对外面的人,他们的时间没有变化.
这么解释吧,如果外面的人时间真变快了,因为他们相对...

1年前

2

sumjo 幼苗

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太阳是恒星,只是在太阳系中,放到银河系就不适用了.
河以河岸做参照,但是坐地日行八万里,银河的河岸作参照也不准.
这个在数学上叫无限不循环.

1年前

1

大头吃跳跳糖 幼苗

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光在任何参照系下真空速度都是光速,也就是说都是30万公里/秒.
我们假如追赶光速,以一个速度前进.会发现光仍然以光速传播,也就
是说我们无论如何发现光都在以30万公里/秒的速度离我们远去.
这样一来也许你就会产生一个疑问.
那就是,我们无论静止的看光离我们远去的距离,
还是追赶一段长度后看光离我们的距离都是相等的.那我们
追赶的长度去哪了...

1年前

1

zhangzhenhao1 幼苗

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首先你的问题有点难度,我尽量试试吧。
“以太说”已经被否定了,是不存在以太的,光速30万公里每秒可以说是绝对的(在太空中,当光在其它介质中传播时会有所不同),它不会因参考系的不同而不同。还有就是根据现有理论是不能证明什么能超过光速,光倒流也只是一些人的假说而已。也就是说飞船的高速参考系问题也跟光速差不多。
如果有兴趣的话建议你看看霍金的《时间简史》...

1年前

1

shjjh88 幼苗

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牛顿认为时间-空间是绝对的,由于他在当时的科学界地位很高,拥有权威,所以当时科学家是认为有“以太”(它绝对静止)这个物质存在的。但是后来许多科学家做了各中实验均证明它是不存在的。
超光速是一个相对概念,由于“相对论”指出,不同的参考系,对应的时间不同时。...

1年前

0
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