狹義相對論中的時間變慢,和速度的方向有沒有關係?

時間 2021-06-04 07:13:05

1樓:李德甲

先說結論:

時間變慢是乙個錯誤的說法。所以談不上跟速度以及速度方向的關係。

再詳細解釋一下:

1、源於同時性的時間變慢

所有相對論的書籍,剛開始必然會告訴你,同時性是相對的,物理上無法測量跟判定。同樣,所有相對論的書籍,在解釋速度導致時間變慢時,必然會基於同時性進行論證。

不需要解釋,明眼人一看就知道這裡有問題。

2、問題具體是什麼呢?

教科書裡的時間,是分為固有時跟座標時的,但是科普書裡統一稱之為時間。所謂的速度導致時間變慢,其實是你的固有時跟我的座標時比,你的座標時跟我的固有時比,但如果不區分,就成了你的時間跟我的時間比,我的時間跟你的時間比,這在語文邏輯上,明顯是有大大大大的問題的!

3、固有時跟座標時是什麼東西?

以爬山為例,2輛汽車分別帶著海拔測量儀跟里程表,沿著不同路徑從山底開到山頂。

結論1:不管2輛汽車具體的路徑是什麼,海拔測量儀的讀數變化都是相同的,因為海拔只跟起點終點有關,而跟具體路徑無關。這背後自然是因為,海拔測量儀度量的是乙個外部的引力場。

結論2:2輛汽車的里程表讀數變化,跟起點終點無關,只跟具體的路徑有關。

牛頓時代,認為時鐘像海拔測量儀,全宇宙的時鐘都是實時同步的,時鐘的讀數變化只跟時空的起點終點有關,而與時空中的具體運動路徑無關。

相對論時代,認為時鐘像里程表,時鐘的讀數變化取決於時空中的具體路徑,而與起點終點無關。閔可夫斯基也正是基於此,將時鐘的讀數變化定義為時空中的距離,從而建立了時空幾何學。

在相對論時代,乙個自然的問題就是:給定時空中的具體路徑,如何計算其時空長度(也就是時鐘的讀數變化)呢?

感謝閔可夫斯基,建立時空幾何後,這個問題在數學上跟求解普通的曲線的長度就沒什麼區別了。

無非是建立乙個座標系,給出曲線方程,積分一下就好了。

問題的關鍵來了:怎麼建立座標系呢?

當年愛因斯坦假定光速恆定,建立了這麼乙個座標系,細節不談,知道有這麼乙個座標系就好了。本來問題到這裡就都解決了,可愛因斯坦當初出了點問題:

座標系的座標數值有物理上的意義嗎?

數學上,只要能計算出曲線的長度,用什麼座標系有什麼關係麼?座標的數值僅僅是乙個數學座標罷了,不需要有物理上的含義。

但是愛因斯坦花了大概7年才想明白這個問題,想明白之後的結果就是廣義相對論。可廣義相對論出來之後,狹義相對論留的坑卻至今都沒填上。

這個坑就是:為了計算時鐘的讀數變化,引入座標系,這個座標系的其中乙個座標,被命名為時間!現在為了區分,稱之為座標時,而時鐘的讀數變化叫固有時。

可,座標僅僅是數學的座標,只要你願意,都可以不用直角座標系,改用極座標系,極座標系的r座標,稱之為時間,合適麼?(座標時稱之為時間的所有理由,都能套用到r上)

4、正本清源。

相對論底層很簡單,給定時空路徑,路徑長度=時鐘的讀數變化,不同的路徑,長度不同,時鐘的讀數變化也不同。最重要的是,這個時鐘的讀數變化,計算結果跟選取的座標系無關(也就是跟參照系無關)。

牛頓時代,時間類似引力場,等勢面構成了天然的座標,這時,座標時=固有時,不需要區分,只有乙個時間概念就足夠了。

2樓:吳露銘

狹相裡事件的時間變化不僅和慣性系間的相對速度v有關,還與事件的速度u(與v方向平行)有關。

dt'/dt=r(1—vu/cc),u=dx/dt顯然,dt'/dt與v和u都有關,其值可大於1,可等於1,可小於1。這說明事件的時間在不同情況下在動系不只是變慢這一種情況,也有在動系不快不慢和變快的另外兩種情況。

由此也可看出狹相的錯誤。

3樓:mcxzx

(本回答採用幾何單位制c=1,度規為diag

藍色是地球,橙色和綠色代表另外2星球,線是世界線,面是其世界線慣性系的等時面。

首先,狹義相對論的同時性是相對的,圖也展示的比較明顯:不同慣性系的等時面都是不同的,這些等時面之間的關係導致了2個事件的順序在不同系不一定相同,說2星球上的人(簡化成鍾)年齡相同(或2星球時間流速相同)這個結論也只能在特殊的座標系成立(比如地球),只有當2星球的人(鐘)在一起時比讀數結論才是絕對的

來講講時間流速(以及座標時、固有時):

每個粒子在時空中都會畫出一條曲線,我們稱其為世界線。想象這個粒子全程帶著乙個正常的表,曲線的引數就是這個粒子"表"的讀數,這個鐘錶稱之為這個粒子的標準鐘,鐘錶的讀數就叫這個粒子的固有時。這條路徑在時空中是絕對的。

狹義相對論的時空背景流形是四維平直空間 ,再給流形上的每點配上乙個度量即度規張量。要想系統地描述裡面的時空點,我們必須要座標系: ,有了座標系,那麼座標系範圍內的任意一時空點就都配了乙個座標(廢話),這個時空點t座標的值就叫這個點的座標時。

不出意外地,像三維平直空間的笛卡爾系一樣,四維平直時空也有特殊的座標系,叫正交歸一座標係(標架,或叫慣性系),在這個系裡度規張量的分量都是 。對於那些既沒有接觸過度規也不知道張量分量表示式的人(相信你至少會點線性代數),這裡先稍微講一講度規:

度規是一點向量空間上向量內積的一部分,流形p點兩個向量的內積(點積的推廣)為: , 就是度規張量(分量是矩陣)在p點的值。在三維笛卡爾系下它每點的分量都是 ,在狹義相對論背景正交歸一座標係下,度規張量在任意一點的分量都是上述的 。

就像在三維歐氏空間中有無窮多個笛卡爾系來覆蓋空間一樣(差轉動、平移或反射),四維平直時空也有無窮多個正交歸一座標係(不同的慣性系),之間也只差轉動、平移、反射或洛倫茲變換。不同的座標係對時空有不同的覆蓋方式,每個時空點都是流形上的絕對點,但在不同的座標系覆蓋下當然會有不同的座標讀數,因此點在不同座標系的座標時自然不一樣。但是固有時在任何座標系下都一樣:

想象有一條引數曲線: ,無論座標系怎麼選,同乙個引數值永遠對應著乙個絕對的時空點,雖然這個時空點在不同座標系裡讀數可能不一樣。如果選定乙個座標系,那麼這個引數曲線就可以寫成這樣:

(不同座標軸讀數關於引數的實值函式) ,如果這條引數曲線是世界線,那麼就很容易得出固有時是不變的。世界線的切矢則為 ,而其時間流速在這個座標系就是 ,即鐘錶讀數加1所用時間的倒數。很明顯這個向量在不同座標系的分量不一定相同,那另乙個觀者(座標系)認為的此粒子的時間流速當然就不一定相同。

另外,任意世界線還滿足乙個條件: (這意味著這個世界線的標準鐘走速永遠是常數)。

另外,切換到地球慣性系所見2星球的三維速率還是相同的。而某粒子相對觀者的時間流速是和其相對於觀者慣性系三維速率有如下關係: (方向不影響時間流速)

另外,狹義相對論不荒謬,只是你理解的還不夠。要想學好相對論,得先知道什麼是絕對的。

4樓:chenhong0602

乙個錯誤的理論,你照著去分析,自然得出莫名其妙的結果。這個時候,你應該回過頭去檢查這個理論是否正確,要從這個理論的基礎概念、基礎假設開始,看它裡面是否有不符合邏輯或者不符合事實的地方。只要發現這個理論的基礎概念、基礎假設有有不符合邏輯或者不符合事實的地方,那麼,你就可以判定這個理論是乙個錯誤的理論了。

狹義相對論 速度越快,時間越慢。廣義相對論 引力越大,時間越慢。怎麼理解

jlf 這些都是觀察效應經等效原理推導出來的結論!只適合觀察與被觀察之間即相對之間對觀察者而言能觀察到的現象!對被觀察者而言,時間並沒有變化!夲來時間就是人為定義的虛量標準!變來變去就失去度量標準也就沒有度量意義了! 711張佔雄 第一次寫回答哈 引力越大是說的大質量天體彎曲了它自身周邊的空間,光在...

狹義相對論的悖論解釋?

六芒星 尺縮鐘慢在慣性系裡適用。你想要回到地球比年齡,飛船就勢必經過了乙個非慣性的過程,就不能簡單的用狹義相對論來考量。結論應該是 飛船上的人年輕 洋洋 恭喜你在狹義相對論的道路上解鎖了雙生子佯謬,這裡涉及到加速度,即飛船出去再回來必定經歷加速過程。你依然可以在狹義相對論用瞬時靜止參考係建立乙個模型...

請問廣義相對論和狹義相對論和我們的日常生活有什麼聯絡?

胡說的山東海鮮 好吧,我從倒霉的日常生活中逐一介紹。你開車超速,被警察流動 測速儀 拍到。然後逃跑,路上被警察跟蹤你的手機訊號,通過 基站定位 得知你經過了那幾個路口,通知下一防區警察,在 北斗導航 下,導航軟體規劃路線,攔截成功。拷上手銬後你看見手銬上有 雷射 雕刻的條碼與品牌。被關在牢房裡,聽見...