在相對論中,如何理解時鐘與時間的關係!?

時間 2021-05-06 02:08:27

1樓:abada張巨集兵

時間ct是指指定的兩事件發生的時間間隔,它與鐘錶走速成反比。鐘錶自己看自己總是空間速度為0,時間走速是光速,自己出發與到達兩事件的時間間隔是cτ,認為其它運動的鐘錶走速慢,同樣兩事件,運動鐘錶測得時間間隔ct長。

相對論認為任何物體的速度都是光速c,這是指四維速度。 如圖,橫軸是時間維度的速度,縱軸是空間速度。

任何物體上都可以攜帶鐘錶。甲看空間速度為0的物體A,那麼那物體的時間速度就是光速c。而乙看物體A有空間速度v,那麼,乙看A的時間維速度就會降低。

時間維速度就是鐘錶走速。 空間方向靜止的攜帶的鐘錶的走速是c。光線速度永遠只有空間速度,沒有時間速度,四維速度方向在圖中垂直向上。

空間靜止的物體只有時間速度沒有空間速度,四維速度方向是水平方向。一般有空間速度的物體,則是在圖中有斜方向的四維速度,速度大小仍然是c。

在四維時空中,任何人、任何物,都開著速度始終為光速c的跑車,不可能加速,也不可能減速,只能改變速度方向。 當A在空間方向上的速度增加,則A在時間方向上的速度就降低。時間方向上的速度降低,即A鐘錶走速降低,則A鐘錶測量兩事件的時間間隔t就變短。

空間靜止的鐘錶走速最慢,測量兩事件的時間間隔cτ最短。

空間速度的平方+時間速度的平方,大小就是光速的平方。

v^2+(u_t)^2=c^2.

時間速度與測量事件的時間間隔成反比,而空間靜止的鐘時間速度是c,測得事件時間間隔為cτ:

u_t/c=cτ/ct, 即 u_t=cτ/t , 帶入v^2+(u_t)^2=c^2,得:

(vt)^2+(cτ)^2=(ct)^2, 或

x^2-(ct)^2=(cτ)^2.

對任何空間速度的參照系,x^2-(ct)^2 是不變數。因而,在時空座標面上,時空座標記錄的變換就是雙曲線上的點的變換。雙曲線上點的變換,就是洛倫茲變換。

2樓:楊昇山

你看一下愛因斯坦建立相對論的第一篇文章,就是把時鐘的讀數看做時間的。

其實,愛因斯坦並不知道時鐘為什麼能夠指示時間,也不知道時間的本質。

人們現在使用的時間單位[日],就是沿用地球中心說時代,把太陽看成圍繞地球進行週期運動後,把它的乙個運動週期命名為[日]的。人們現在使用的時間單位[年],就是把地球的寒暑更替乙個週期命名為[年]的。同樣,中國的陰曆的[月],就是把月相的盈虧的乙個週期命名為[月]的。

總結這些方法得出乙個結論,時間數值是人們使用自己選定(或認可)的週期運動的週期計數與事先設定的取樣週期數的比值。時間數值是人類社會活動的產物,是對哲學上的時間進行的度量。

3樓:哲學生

由於一切都存在於空間。如果將與空間相異的某一存在視為主體。那麼容納所有主體並存的空間便是這些主體共同的客體無疑。

而客體之本的空間自身的永恆則形成了時間。故時空相對它之內的所有存在而言為它們外在的客觀。因為任意存在的離去與消失都無法帶走容納它存在的客體——時空。

如秦國的消失與秦始皇的離去都無法帶走容納他們存在的時空客體。所以時間是客體的為客觀。時鐘是主體的為主觀。

故兩者之間只能為有條件的相等!

4樓:斯卡布羅集市精靈

時鐘是什麼呢?報時工具而已。人類為了對自己的行為安排有相對清醒的認識,通過觀察日月執行規律制訂了一套時間法則,最初古人用繩子記事,後來發明了天干地支的紀年法,數百年後發明了沙漏,打更計時,近代西方發明了時鐘這種更精確的報時工具。

時鐘是用來報時的,根本不能用來檢驗時間。把時間看做乙個人,那麼時鐘呢?就類似描述這個人的特徵,為她畫像,不管描述的多麼形象生動,畫的多像,它永遠不會比這個人自身形象更準確。

5樓:李德甲

2個時鐘從某時某地出發各自運動,之後在另外乙個地點再次碰面。

每個物理事件都可以用(x,y,z,t)的四位數字來表示,(x,y,z)表示空間座標,t表示時間座標。

空間座標容易理解,用尺子做下測量就可以了。

麻煩的還是時間座標。出發事件的時間座標設定為0,再次碰面這個物理事件的時間座標怎麼辦?

牛頓時代,認為時間是乙個外部的事物,與時鐘的運動無關。

類似溫度,類似海拔,當你用溫度計去測量溫度,用海拔測量儀去測量海拔時,所得的值跟儀器所在位置有關,與儀器本身的運動無關。因為溫度場跟引力場都是外在的。

牛頓時代認為存在乙個外部的時間場,所以時鐘再次碰面時,2個鐘錶的讀數是一樣的,這個讀數就可以作為時間座標。

相對論時代,認為時間是乙個內部的事物,與時鐘的運動相關。

類似里程,當你用里程表去測量汽車的運動里程時,所得數值就跟汽車所在的位置無關了,而是取決於汽車的運動路徑。

相對論中,不再存在乙個外部的時間場,所以時鐘再次碰面時,讀數可以是不一樣的。現在既然有了2個讀數,物理上以誰為準作為碰面事件的座標值呢?

可以規定以勻速直線運動的那個時鐘數值為準,可以這麼做,只是愛因斯坦用了另外一種方案。

問題既然出在外部的時間場不存在了,愛因斯坦就從數學上自己構造了乙個時間場。

類似在地球表面構建一套經緯度座標來計算里程,愛因斯坦通過光,也構建了一套時空座標系。

麻煩的是語文上,愛因斯坦在數學上構建的這個時間場也叫時間,這個時間跟作為內部事物,跟運動相關的那個時間,內容本質完全不同,但名詞概念上混淆了。

教科書上,是把內部事物的時間叫固有時,把外部的數學座標叫座標時。我個人不喜歡這個命名,我覺得把固有時叫時間,把座標時稱之為變化經度比較好。

所以,相對論中的時鐘與時間的關係,現在就很清楚了:

時間如果指的是固有時,那麼這個時間就是用時鐘的讀數來度量跟定義的,唯一需要注意的是不同的時鐘,不需要同步,跟里程表一樣,各走各的。

時間如果指的是愛因斯坦引入的那個數學座標,那麼這個時間就跟時鐘關係不大,他們的關係類似經緯度跟里程表的關係。

你用經緯度的數值可以計算里程,但是里程表只有特殊的運動下才可以度量經緯度(沿著經線或者緯線運動)。

相對論中,怎麼理解時間減緩?

Chinsong 哎,相對論,他的時空觀與我們吃瓜群眾的日常認識完全不一樣啊。在我們吃瓜群眾一般的認識裡,時間和空間是客觀的,是不以人的意志為轉移的客觀存在,甚至是一種最最基本的度量單位,是用來衡量其它事物和過程的,結果,在相對論裡面,它變得不那麼客觀了,居然能因人而異,同樣的一段空間距離,比如銀河...

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