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狭义相对论是否无法很好地解释孪生子佯谬

时间: 2022-03-02 09:00:01 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 111次

狭义相对论是否无法很好地解释孪生子佯谬

关于狭义相对论孪生子佯谬的一个问题

孪生子佯谬:“孪生兄弟佯谬”是指以快速运动为参考系的钟,比静止参考系中的钟走得慢。根据这一结论,我们可以得出这样的一个结果:一个乘飞船按接近光速的速度在太空旅行的人,当他返回地球的时候,就会比生活在地球上的孪生兄弟年轻。因为他的生物钟,比留在地球上的人要慢。尽管目前的宇宙飞船还远远达不到接近光速的速度。rn问题:根据运动是相对的,我们可以看作地球上的人以接近光速的速度相对于飞船上的人运动,那为什么是飞船上的时间变慢而不是地球上的?rn注:问题可能有些荒谬,我还是很想知道为什么,请体谅!
主要在于要考虑广义相对论。

“孪生子”佯谬是狭义相对论中的困难,在广义相对论里,引力场会使时间变慢,而加速度和引力场是等效的。所以坐飞船往返来回时,要经过长期的加速减速,相当于长期生活在强引力场内,自然比生活在地球的人时间过的慢,回来后人就会比较年轻。

这是真实的现象,不是佯谬,将来的长期太空旅行一定会证明这一点。
没错,是相对的~ 以地球为参照系飞船上的时间变慢,以飞船为参照系地球上的时间也变慢!
哈哈,相对论还真难啊!难倒了不少“现代人”哦!
参考系错误。相对论中的参考系与牛顿力学的完全不同。光是唯一参考物。一切运动与光互为参考,所以不存在地球与火箭的参考关系。
的确很荒谬
甚至光还可能是唯一静止的 所有的物质在动而光子却没动
这个涉及变速运动的,不能用狭义相对论来解释,要用广义相对论.

怎样解释相对论中孪生子悖论?

关于相对论最权威最著名的孪生子的问题----两兄弟一个在太空中飞行,一个在地球上生活,当在外出的那位回到地球上的时候发现他比在家的那位更年轻,也有很显然的悖论。根据爱因斯坦的相对论,孪生子问题必然会引出兄弟两个都认为对方比自己年轻的矛盾理论。但是当时爱因斯坦等人都认为这中矛盾不存在,孪生子之间扮演的角色是不对称的,外出的那位有加速减速的过程,在家的那位没有,因为外出的更年轻。可是我觉的这与相对论关于“运动是相对的”这个基本观点相矛盾。如果只承认外出的有加速减速过程而家里没有,显然是站在绝对空间的立场来说的。而且孪生子问题是在证明时间膨胀这个观点,时间膨胀只和速度有关和加速度无关,爱因斯坦这样解释不知道是什么意思。或者说干脆根据爱因斯坦的相对时间概念两兄弟根本就分不出来谁年轻谁年老,那时间这个概念的存在还有什么意义呢,干嘛还有宇宙的膨胀呢?
??? 爱因斯坦为了证明相对论的时间膨胀举了2个例子。一个是双生子问题,另一个是他说如果有2个飞机分别以相对于地球同样的速度延地球向东和向西运动,那么向东地飞机上的表应该比地球上的表慢,而且比向西的飞机上的表慢。可是如果按双生子的理论来讲,这2架飞机应该都比地球啊上的表慢啊~~~~
?

「科普」60秒看懂——孪生悖论,如何驳斥爱因斯坦相对论,烧脑! - 西瓜视频.mp4

怎样解释相对论中孪生子悖论

运动的钟比静止的钟走得慢,相对论如是说。可钟是什么呢?它仅是那种做有规律的滴答声的手表呢,还是能把我们的定义扩大到把心脏的有规律跳动也包括进去的那种手表呢?或者使人体内一个简单的细胞也会延长其寿命的那种手表呢?不会有任何限制阻止相对论适用于包括上列事物的任何过程。所有这些“钟”即自然界的一切变化过程在运动时都应慢下来。  

让我们带着这种概念来探讨一个有趣的可能性。让我们假定有一对孪生子长到了20岁:哥哥叫高斯罗,是属于不爱活动的那一类人;而他的妹妹,勃拉斯托,是个爱冒险的人。为了庆祝生日,她决定乘坐火箭到一个距离为20光年的遥远星球去旅行。她以极接近于光速的速度飞行,到达星球后立即动身回家。由于星球位于距离为20光年的遥远之处,而且由于勃拉斯托几乎是以光速飞行的,所以根据高斯罗在地球上的计算,这次旅行只用了40年稍多的时间。60岁的高斯罗匆忙地喝下一杯梅汁,急忙赶到火箭发射场去迎接他的妹妹。根据高斯罗的钟,他的妹妹也应是60岁。但是,如果勃拉斯托生存在高速的环境中而且如果运动的钟走得慢,那么导致衰老的身体发育过程就该放慢。那么我们就会预料到,一个年轻端庄的勃拉斯托从火箭上下来迎接她那年迈的孪生哥哥。

还有另外一个观点,按照勃拉斯托对这次旅行的看法,她认为自始至终她都是处于静止状态,而高斯罗却在地球上离开她飞走了,然后返回。她自己的照片表明,她已衰老了40岁,而且因为高斯罗是以高速运动的人,所以他的钟应走得慢而正是他在他们重逢的时候应该年轻。

这两种观点看来都是正确的,都遵循狭义相对论的定律,但显然这两种观点不能都正确,佯谬就在此处,哪种观点是正确的呢?为回答这一问题,我们必须指出,这次旅行并非像我们引导你去相信的那样完全对称。勃拉斯托为达到接近于光速的速度必须经历加速过程,然后经历减速过程,而为了转向回家的旅行再经历加速过程。正是她经历了加速过程,时间对她说来是迟延了。所以当这对双生子重逢时,勃拉斯托确是年轻一些。这一真实情况已由一对电子钟加以证实。一只留下做为参照体,而另一只钟放在商业飞机上绕地球飞行,旅行后将两只钟进行比较表明,旅行的那只钟“衰老”得少些。下面针对一种简化形式简略作一下解释。

关于双生子佯谬 狭义相对论的一些疑问?

双生子佯谬中一个人在惯性系当中,另一个坐飞船的经过了加速和减速的过程,即不在惯性系当中,因此不能用狭义相对论的观点解释(狭义相对论研究的前提是两个物体都在惯性系当中)既然这样,为什么还有人用双生子佯谬来推翻狭义相对论?rn我还想知道那个乘飞船的真的比地球上的人年轻吗,谁都没做过的实验(目前不可能实现的实验)为什么那么多人相信?
为什么还有人用双生子佯谬来推翻狭义相对论?

双生子佯谬无法推翻狭义相对论
其实关于狭义相对论的正确与否还需要商榷,至少爱因斯坦自己就用广义相对论进行了修正。你说的方法是一种釜底抽薪的方式不容许双生子实验。其实聪明的人们发现证明双生子向缪的原因是怀疑狭义相对论,所以可以利用对等条件实施三胞胎实验来验证在匀速过程中的状态的。所以说这种劫难也是不存在的。双生子向缪无可避免
之所以说它是“佯谬”,就是说一开始提出这个谬论是为了推翻相对论,但是后来这一问题被相对论很好的解释了,所以就成了“佯谬”(假的谬论)。

的确没有人做过双生子效应的实验,但是狭义相对论的正确性已经被无数的实验所证实。就拿你要验证的钟慢效应来说,相关的实验基础有:比如,高速运动时一些核素的放射性同位素的半衰期变长这一事实

关于狭义相对论:从尺缩效应到时间延缓到双生子佯谬

先说明:我目前高中毕业,2021届,浙江人,因为不考相对论所以老师不上相对论的。从我看的几本非定量.从物理角度来解说的书中来看(希望解答的大神也从思维实验来解说):rn一。“如果时间是相对的,那么空间与距离也是相对的”这个“如果......那么......”是怎么得出的?或者说尺缩效应是如何从“不存在所谓的绝对同时性和绝对时间”得出的?rn二。爱因斯坦狭义相对论中的时间延缓是用一个想象的“钟表”(火车在飞驰,光从车厢地板射向天花板再射回地面,不断往复)来描述的,所以我们在站台上会认为火车上的时间变慢了,也就是说逝去的时间会变短。但如果,我们用的钟表不是这个“光钟表”呢?怎么推到普遍情况?rn三。双生子佯谬:为什么说“因为宇宙飞船不是以恒定速度运行的,而是必须掉头才能回来”所以“老得更慢的是宇宙飞船上的人,而不是地球上的人”(摘自《爱因斯坦传》沃尔特·艾萨克森)?中间有什么因果关系?如何从时间延缓推出的?rnrn以上问题求大神给详解,主要是想知道这一切的逻辑关系,表示我忖不通欸(苦恼)。若要发邮件:976486370@qq.com.谢谢啦~~
一、你所说的这个“如果……那么……”确实可以推出,但一般不是这样得到的,而是从一些最基本的东西。狭义相对论(以下简称狭相)最基本的两条原理(假设):光速不变原理和相对性原理。狭相中所有推论都能从这两个假设得到,一般的流程是从这两条原理得到时空间隔不变性(相对论工作者喜欢把它叫做固有时不变性,两个意义一样,只差一个光速c),即ds²=-c²dt²+dx²+dy²+dz²这个量(或者它的相反数)在不同的惯性参考系中不变,这里可看出时间与空间相互影响,并共同构成一个四维时空,“同时相对”,必然导致“同空间相对”,反之亦然。在此基础上能推到得到洛伦兹变换,最后就能得出尺缩效应和钟慢效应。
二、爱因斯坦在他的第一篇相对论文章中(《论动体的电动力学》),就对“如何比较两个不同参考系中的时间”这个问题进行了很大篇幅的讨论,由于我们认定了光速不变这个假设,所以便以光信号来比较时间。相对的,假设不用光信号而用其他信号,其信号的传播速度会随着参考系之间的相对运动而变化,比较时间在逻辑上基本不可能,或者至少很难。另外,比钟的方法也不止一种,有些比钟方法可能会导致“钟快”,但不管是“钟慢”还是“钟快”,所体现的实质是一样的,没有矛盾。
三、事实上在双生子佯谬的思想实验中,并不要求“飞船不以恒定速度运行”,就算地球上和飞船中的人都是惯性观者,也会导致这个结论,因为不管何种运动,固有时必定最短;假设飞船上的人没有回来比较,而是用光信号比较两个人的年龄,得到的也是飞船人年轻这个结论。所以严格来说这个“因为……所以……”并不构成因果关系;双生子佯谬仅仅从简单的时空间隔不变性就可得到结论。很多人搞不清这个问题(梁灿彬:甚至有很多相对论工作者也在纠结这个问题),是因为没有弄懂狭相与广相的分界,认为“双生子佯谬涉及引力,需要用广义相对论解决”;事实上就算忽略引力影响,双生子佯谬的结论还是成立,所以这还是算作狭相的范畴。狭相处理的是平坦时空,广相处理的是弯曲时空,而双生子佯谬的讨论仅限于平坦的闵氏时空,所以这个问题用狭相就能解决。如果计算引力影响,这个问题会复杂得多,但结论并没有变。
四、以上的说明还只是半定量的,而且大段文字,理解起来问题可能还是很大。基本上所有的相对论科普书和本科阶段有关相对论的电动力学教材,都是用爱因斯坦的代数语言来解释狭相。狭相提出几年后,闵可夫斯基(爱因斯坦的一个导师)发现狭相的理论用他的几何语言(或者叫做四维时空语言)来描述,简直完美,并且非常容易理解;他把时间与空间一起建立坐标系,即闵氏时空,然后在里面画时空图,能得到狭相的所有推论。爱因斯坦本人期初并不认同这种几何描述方法,但很快他就发现这种方法(即微分几何)能推广到弯曲时空,为他建立广相提供了很好的帮助。此后,四维平坦的时空就被称作闵氏时空。
如果想了解四维时空语言,建议观看梁灿彬的公开课:http://open.sina.com.cn/course/id_265/
开头就讲了狭相初步和闵氏时空,看第0章就行了。
文章标题: 狭义相对论是否无法很好地解释孪生子佯谬
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文章标签:孪生子  狭义相对论  很好  解释
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