運動速度快的物體時間流逝慢,怎麼理解?

時間 2021-06-08 03:10:44

1樓:shawn yang

相對時空觀念是愛因斯坦相對論中提出和驗論證的觀點,而且隨後大量物理實驗和天文觀測證明了其正確性。也就是說時間其實是相對的,不同的觀察者(參考係)有不同的時間尺度,而這個時間尺度的大小與觀察者自身速度有直接聯絡。相對論裡面有乙個假設,就是光速恆定不變,不會隨參考係的變換而變換。

依據這個假設,現在簡化乙個如圖所示的物理場景,這個圖在介紹相對論的基礎的書籍裡都會出現的,想必大部分人都很熟悉。一輛以速度v勻速行駛的車廂裡,有一束光垂直從車底射向車頂,經車頂的鏡子反射後回到原點。

車上觀察者看來,光(綠色光線)從車底到車頂經歷距離為2D,經歷了時間T。於是有等式

(1) (c為光速)

地面觀察者看來,車行駛了2S的距離,光(紅色光線)經歷距離為2L,經歷時間為t。可以得到

(2) ,

(3) ,

(4) 。

通過聯合上面四個等式可以得出這樣乙個等式 , 簡化為

也就是說車參考係的時間尺度T和地面參考係的時間尺度t有β倍數關係。當v遠遠低於光速c(約等於300000km/s),比如超音速飛機速度v=500m/s,於是有 = 0.999999999998611~=1。

地面時間t經過兩萬多年,車上時間T才比地面t慢上1秒。但是他確實是慢了,相對於地面時間,車上時間流逝變緩慢了。在『』高速『』情況如v=0.

866c(現實中微觀粒子,宇宙高能射線可達到),此時β=0.5,車上時間流逝速度是地面的一半,地面過20年,車上才過了十年。當車速度達到光速(黑洞臨界處的物質)時,β=0,時間尺度消失了,也就是車上時間靜止。

理論上黑洞臨界處由於黑洞巨大引力的牽引,該處的物質圍繞黑洞圓周運動速度就該是光速,理論上該出光的速度只能圍繞其運動不能擺脫引力逃逸出來,此處時間靜止。再往裡面,無比強大的引力使得所有物理規則坍塌,裡面情況我們不得而知。額,扯遠了…

2樓:physizs

準確來說是兩個相對運動的慣性參考係時間尺度不同,《費恩曼物理學講義》中的乙個例子,一束光經過反射回到原處,在該參考係觀察用時為2t,運動距離2ct,在乙個垂直於光的軌跡以速度v運動的參考係中觀察,光並沒有回到原處,而是終點距起點2vt',t'為在該參考係中測得該過程持續時間,而光在該參考係的觀察者看來是沿斜邊運動的,由於光速不變原理,光沿斜邊運動速度為c,斜邊長為ct',直角三角形的斜邊和兩條直角邊長分別為ct'、vt'、ct,由勾股定理得t'=(1-(v^2)/(c^2))^(-1/2)t。

時空被扭曲是答非所問,運動引起的時空尺度變化是狹義相對論現象,質量使時空彎曲是廣義相對論現象。

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