有人根据爱因斯坦“相对论”说坐在光速飞船里的人会感觉时间是静止或会变慢,你信吗?

其实有这种想法的人,是对相对论有误解,实际上,相对论可导不出这样的结果。那真实的结果到底是什么呢?

不过,在这之前,我还是先强调一下,实际上光速飞船是不存在的,因为物质,信息,能量的极限速度是光速,想要把静止质量不为零的物质加速到光速,可能需要的是无限大的能量。不过,我们就先假设可以做到这一点。那会发生什么呢?

我们要摆正一个想法。时间的流逝对于每个人来说,感受是一样的。就拿飞船里的人来说,他平时1小时看1本书,做飞船里也还是这样。所以,高速状态下,并不是让自己感受到的速度变慢了。

那到底是什么变慢了?

这里我们就需要搞清楚,时间到底是什么。其实我们很难对时间进行暴力定义。但是,物理学里不仅仅有纯粹的定义,还有测量定义法,意思就是说,我知道时间是啥,但我可以测量时间。而根据测量定义法,我们知道时间其实是周期性变化的事情。我们计时的工具其实都是用到的这个原理。比如:古人看一个昼夜就是一天,月球绕地球一圈就是一月。钟摆摆动一个周期,就是1秒。还有我们带的手表,其实应该的就是周期性的振动。

知道了这个道理,我们来看一个奇妙的现象。还是说刚才的例子,假设地面上有个人看着,飞船从空中掠过,飞船内有个钟,为了方便理解,我们假设这是一个光钟,它上下一个来回是1秒。这里要强调一下,这样的计时方式其实和钟摆,手表是类似的。

那这时候,飞船里的人看到的时间变化,就是光钟一上一下,而地面上的人,看到的则是斜线。要知道,狭义相对论中,光速是不变的(至少这条假设目前还没有被打破)。所以,其实地面上的人看到的1秒和飞船上的人看到的是不同的。

也就是说,飞船上的人感受到的还是1秒,但地面上的人是感受到的是大于1秒,我们这里就假设2秒。

那具体会发生什么呢?如果飞船上的人在做广播体操,那地面上的人看到的就是慢了两倍速的慢动作广播体操。这里可以再补充一点。实际上,如果这个时候飞船上的人看地面上的人也在做广播体操,其实也是慢了两倍速的慢动作广播体操,这是因为运动时相对的。地面上的人相对于飞船来说,也是在高速运动的。

所以,其实所谓的时间膨胀效应,不是说,高速运动状态下的人感受到的时间变慢了,而是飞创所相对于的惯性参考系下的观察者看到的飞船内发生了时间膨胀,因此,我们在研究运动时,要搞清楚具体是选取谁为参考系。这个误区其实要搞搞清楚才对。

最后,我想说的是,很多人反相对论,其实这都是没有问题的,毕竟质疑才能使科学进步。不过,并不是说,可以随意质疑,质疑至少要拿出证据,比如说:光速不变原理是很多人无法接受的一个现实。如果你要质疑它,其实是应该找到反例,直接对它进行证伪才是正确的做法,而不是说,这和你想象的不一样,它就错了,如果只是这样,那只能说这个理论很复杂,你没能搞懂罢了。

相对论很多人无法接受其实也是有原因的,我们生活在一个宏观低速的世界里,在这个世界里,牛顿理论就足够用了,一个简单的速度叠加公式就可以用得很好。就比如下面这个,我们就很顺手的计算出,地面观察者看到的速度是10+5=15。而且你去测,结果也确实是这样。

这很符合我们的尝试。而相对论适用范围很广,它不仅可以用在宏观低速,同样也可以用在高速或者引力大的尺度上。就还拿上面的例子,其实相对论也有个速度公式:

如果,我们带进去算,结果就是(10+5)/(1+50/9*10^16)约等于15m/s,它和牛顿框架下计算出来的结果在小数点15位才有点差异,这种微小的变化,我们的测量仪器是很难能测的出来的。所以,某种程度上说,其实牛顿力学是爱因斯坦相对论在宏观低速下的一种近似。

当速度变得很快很快时,其实牛顿力学的缺点就会暴露出来,误差会变的越来越大,而这个时候就得用爱因斯坦的相对论在解决问题。所以,很多人之所以认可牛顿力学,而无法接受相对论,问题就出现在了被自己生活的世界所局限。

因此,不要被眼前的生活所欺骗,只有跳出自己的生活,才能够更深刻地理解世界。

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