作业帮相对论的一点小问题我是一个高中生,问题是这样的,书中讲到一个宇航员以一个较高的速度离开地球,那么,根据相对论时间的公式,速度高的物体以地球来看时间变慢了,也就是说,当宇航员回来
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/04/29 13:36:06
相对论的一点小问题我是一个高中生,问题是这样的,书中讲到一个宇航员以一个较高的速度离开地球,那么,根据相对论时间的公式,速度高的物体以地球来看时间变慢了,也就是说,当宇航员回来
相对论的一点小问题
我是一个高中生,问题是这样的,书中讲到一个宇航员以一个较高的速度离开地球,那么,根据相对论时间的公式,速度高的物体以地球来看时间变慢了,也就是说,当宇航员回来时,他可能比地球上的人年轻.但我纠结的是,飞船离开地球,那么地球不是相当于以同样的速度离开飞船么,这么算来二者时间度过的速度应该是一样的啊,飞船看地球上的人也应该变慢了,那为什么在飞船里的人回来会年轻呢?地球和飞船简直就是完全相同的,这差别是哪里来的?
相对论的一点小问题我是一个高中生,问题是这样的,书中讲到一个宇航员以一个较高的速度离开地球,那么,根据相对论时间的公式,速度高的物体以地球来看时间变慢了,也就是说,当宇航员回来
你说的就是双生子佯谬.设想有两个孪生兄弟甲和乙,甲乘飞船作太空旅行,乙留在地面等待甲.
事实上双生子佯谬并不存在.狭义相对论是关于惯性系之间的时空理论.甲和乙所处的参考系并不都是惯性系,乙是近似的惯性系,乙推论甲比较年轻是正确的；而甲是非惯性系,狭义相对论不适用,甲不能推论乙比较年轻.
乙留在地面等待甲,甲乘飞船作太空旅行,甲所乘坐的飞船在启动、调头、减速降落这些过程的加速、减速,都是相对于乙所在的惯性系而言的,所以这些过程没有什么附加的特殊效应,又因这些过程的时间都很短,所以可以将其忽略；而认为甲及其所乘坐的飞船静止不动,乙在飞离甲及甲所乘坐的飞船时,乙在启动、调头、减速这些过程的加速、减速,是相对于甲所处的非惯性系而言的.按照广义相对论的等效原理,相当于考察乙的运动的参考系中有一个引力场,虽然甲和乙都处在这一引力场中,但因他们在引力场中所处的位置不同,因而引力场对他们的影响也就不同.在乙启动及减速降落时,甲和乙距离较近,他们的引力场势相差不大,引力场对他们时间的流逝的影响也相差不大,所以仍可将这部分较短的时间忽略.而在乙调头时,由于甲和乙的距离非常遥远,这时乙的引力场势远高于甲,它使乙的时间比甲流逝得要快的多,或者反过来说,它使甲的时间比乙流逝得要慢的多.这一影响超过了乙相对于甲匀速运动期间速度v对时间的影响,使乙飞行归来与甲会合时,乙仍然要比甲变老了.
所以乙调头这一过程在考虑“双生子佯谬”问题时是不能忽略的.运用广义相对论进行计算的结果,可知乙飞行归来与甲会合时,甲仍然是21岁,而乙是92多岁.1966年用μ子作了一个类似于双生子旅游的实验,让μ子沿一直径为14米的圆环运动再回到出发点,实验结果表明运动的μ子的确比静止的μ子寿命更长.
这要用爱因斯坦相对论解释，运动的物体速度和光速度有关系，越接近光速时间会变慢。