人是万物的尺度,光是时空的尺度

不知不觉,关于狭义相对论已经写了不少文字了,回归初心,我是怎么想起弄这个虚无缥缈的东西的,不得不说,是最初的那一个争议,即郭威怒怼李永乐的往事

不了解郭威怒怼李永乐往事的,可以先搜索一下,了解一下故事背景。

两位都是名校物理系本科,郭还是物理系博士,李是电子工程系硕士。

很遗憾,科学太难了,关于双生子佯谬,他们两个人讲得不一样,郭认为李讲的是错的。

在学术上,我支持郭对李的说法进行纠正。

但我也理解李的做法,李有团队利益要顾及,认错会掉粉。

科学很难,科普也很难,李在科普方面有长处,郭花了好多集试图讲清楚双生子佯谬,但这并不容易,在这个问题点,更简单的办法或许是郭先教会李,然后由李来科普,但现实是他们已经形同陌路,见面不打起来就算好了[捂脸]。

为什么双生子佯谬科普这么难,我觉得问题出在源头,不仅因为相对论时空观念颠覆普通人的常识,更重要的是,很多相关科普本身就是错的或者不完善。

第一个误解, 互相认为对方的钟慢,而且双方都对。

两个有相对运动的坐标系, 互相认为对方的钟慢,这是观测效应,站在上帝视角,结果是唯一的,不是双方都对,大概率的情形是双方皆错。

第二个误解,相对论否定了绝对静止

实际上,站在上帝视角,所有惯性系的集合中,一定有一个本地固有时钟最快的一个参照系,这个参照系即可以认为是绝对静止的,其他参照系相对该参照系都在运动中,时钟会更慢。

第三个疑问,既然存在绝对静止,为何要用相对论来描述世界?

这个问题可以套用一句话来回答,人是万物的尺度,光是时空的尺度,用相对论来描述世界是最简单的方式,用其他方法只会更复杂。

写这系列文章最大的感触是什么,还是那句话,个人是无知的,人们总是在犯错纠错中前进。

光说不练不好, 这里再次重写一遍我的双生子佯谬解释版本。

首先, 逻辑推理, 如果行程够长,飞船离开地球的加速过程 和 飞船到达星球的减速过程花去的时间是可以忽略的,往返比较飞船人和地球人两者的年龄是一个客观事实,因此比较结果仅仅与往返的匀速运动过程有关。

也就是说,整个过程和广义相对论没有半毛钱关系。

以地球为静止参照系,飞船往返时钟都变慢,然后飞船人会更年轻,这种情况大家都没意见。

需要解释的是以飞船为参照系,看起来地球在运动的解释

为了方便形象描述, 假定匀速运动过程的洛伦兹因子为2,飞船速度为0.866C.

飞船出发飞向星球,飞船观察到星球以近光速飞向飞船,地球以近光速远离飞船,假设在飞船看来,出发时星球距离飞船10光年

那么在飞船看来,星球将在10/0.866=11.55年后和飞船相遇。

当飞船和星球相遇时,飞船认为星球和地球上过去的时间是自己的一半,即11.55/2=5.77年

然后下一个过程,要这样考虑,在星球上启动另一个飞船,然后假想飞船人瞬间转移到星球上启动的这个飞船,参照系还要是前面那个已经没有人的飞船。

下一个过程, 地球的速度是0.866C, 星球上启动的飞船速度是多少?已知星球上启动的飞船相对地球的速度是0.866C,那么在原来的那个飞船参照系看来,

新的飞船速度是0.99C

在老飞船系看来, 新飞船将于 80.645年后追上地球,飞船上的人将经历时间11.52年,地球人经历时间40.3225年, 往返飞船人经历时间,11.55+11.52=23.07年,

地球人经历时间5.77+40.3225=46.1年。

结论都是飞船人年轻。但明显可以看到,在回程,飞船上的人经历的时间膨胀,比假想地球静止的情形还要剧烈,所以时间膨胀多少同时依赖参照系, 但是无论以谁为参照系

飞船人更年轻的结论不变,这里的秘密需要用闵可夫斯基空间的几何才能更清楚地看到。

问题, 在回程的新飞船上, 飞船人看地球靠近的速度是0.866C,距离是10光年?为何不是 10/7光年?

飞船人看地球靠近的速度是0.866C,距离是10光年,这句话的潜在意思是以新飞船为参照系,如果以新飞船为参照系,那么老飞船前往星球的过程就要重新计算。

为何不是 10/7光年?10/7光年是动系中看静系的长度。需要注意的是,地球是在运动中, 10/7光年只是在星球和两飞船在同一地的时刻,以老飞船为参照系,新飞船测得的地球和新飞船之间的距离。

追击速度是0.99C-0.866C,为何不是相对速度0.866C?

追击速度是0.99C-0.866C的参照系是老飞船。相对速度0.866C的参照系是地球或者新飞船。

时间=距离/速度,必须在相同参照系下。

人是万物的尺度,光是时空的尺度

人是万物的尺度

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页面更新:2024-05-15

标签:尺度   参照系   物理系   相对论   光速   假想   回程   飞船   时钟   星球   万物   地球   距离   速度   时空   过程   时间

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