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图解时间膨胀

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一提到相对论啊,那真实水不完的话题,我之前也发过很多将相对论的贴,因为上升到宇宙尺度聊科学啊,那是绕不开相对论的,但是要在短时间内聊明白这件事又不太现实,本吧有很多相对论科普贴,我这里就不累述了。这贴我试着用简单的图解方式,让大家能了解一点点相对论的一个重要结论:时间膨胀。


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1楼2019-12-08 15:33
    狭义相对论的科普,不可避免的要说到光速不变,本贴也不例外,因为这是相对论的前提假设,没有光速不变,就没有相对论。相对论的本质,就是人类汇集所有已知科学对思维和认知的一次升级过程,而这个升级的关键,就是光速不变。
    啥是光速不变?光在真空中的速度对于所有观察者来说保持一致。
    怎么理解这句话?假如有一束光,无论你在地球上测量,还是在宇宙中坐着接近光速的飞船去测,无论你是和光同方向,又或者逆着光速飞去测量,测量的结果都是一样的。


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    2楼2019-12-08 15:43
      我知道这个光速不变非常的反直觉,这里你肯定要问光速不变是事实嘛?是!起码目前为止,科学界就是这么认为的,至于为什么的问题,这里就不讲了,展开话题太大,这就是另一个故事了。
      所以今天,我们就来看看,光速不变的前提下,会发生哪些奇妙的事情。


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      3楼2019-12-08 15:50
        这里我们设想一个场景,你的公司派你去远在4.24光年外的比邻星出差,接到任务的你肯定认为这是一份苦差,因为太远了啊,光都要飞4.24光年,但是你的老板告诉你,公司新研制了新的宇宙飞船,速度飞船快,可以达到光速的99.995%(不要问为什么是这个数字,因为好计算),如果我们设光速是30万公里/秒,那么这个飞船的速度将达到恐怖的299985公里/秒。所以你看在这趟出差报酬丰厚的情况下,还是接受了。收拾好行李,这就出发了,发射的时候,你最爱的老婆和你最好的朋友:老王,一同来送你。

        为了讲解时间膨胀,我们在飞船旁边放一个激光手电,让你的飞船发射和这个手电开关一起打开,当然,我们还要忽略加速度,让飞船一出发就直接达到最大速度0.99995C,不要问我飞船里的你能不能受的了,反正是你来坐飞船。


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        4楼2019-12-08 16:01


          OK,飞船发射了,地面上的手电也同时打开,你老婆和老王目送你离开,千里之外,大家心情都很沉重。
          一开始,你老婆和老王,会看到手电发出的激光,和你的飞船并驾齐驱,不分伯仲。


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          5楼2019-12-08 16:07
            1分钟以后,你老婆会看到,你以0.99995C的速度飞行了17999100公里的距离,而你身边的光,已经飞了1800万公里,你们之间相差了900公里的距离,这个距离并不是很大,因为飞船的速度非常接近光速,所以你和光一同飞了1分钟,而你们的距离并没有拉开很多。


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            6楼2019-12-08 16:13
              但是不要忘了我们楼上说的光速不变,这束光无论对在地球上的你老婆来说,还是对于在飞船上的你来说,它的速度都是C,所以在飞船上的你看来,这束光一发射,就以30万公里/秒的速度离你而去,就算你以非常接近光的速度去追赶这束光,它的速度也没有一丝一毫的减慢,而1分钟以后,这束光以及距离你1800万公里之远了。


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              7楼2019-12-08 16:17
                为什么同一个事件,在速度不同的两个观察者来看,居然并不相同,两个观察者看到了截然不同的两个结果呢?正是因为光速不变啊,爱因斯坦引入了时空概念来解释,彻底推翻了绝对时间的观念,并不存在绝对的时间,只有在不同速度下的相对时间而已,距离=速度X时间,速度没变,那么只有时间变了呗,所以这时候,地球上你老婆经历的时间长度,以及不再和你再飞船上经历的时间长度相等了,换句话说,你们的时间不对等了。
                在地球上看来,这1分钟的时间,让光和你飞船的距离拉开了900公里,而在飞船上看,飞跃相同的距离,只需要6秒钟的时间,两个观察者的时间相对膨胀,是10倍!

                在地球上来算,你飞往4.24光年外的比邻星,以0.99995C的速度来回需要9年。
                但是在你飞船上的你看来,只需要0.424年,你就能到达比邻星,往返加上办事的时间,也就是1年。


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                8楼2019-12-08 16:36
                  这里的相对论公式我就不摆了,直接说计算结论,你这趟出差,总共历时1年,你用1年的时间,穿越到了地球的9年以后。很不幸的是,你的公司已经倒闭了,所以你这趟出差的工钱是打了水漂,但是不幸中的万幸是,你多了个儿子。


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                  9楼2019-12-08 16:42
                    END


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                    10楼2019-12-08 16:44
                      后来呢?这个“你”和老婆离婚了没?


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                      11楼2019-12-08 16:57
                        那么船里的人看媳妇儿和老王是怎样一种情况


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                        来自Android客户端12楼2019-12-08 17:45
                          我感觉这很exciting


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                          来自Android客户端13楼2019-12-08 20:56
                            时间是人类对这个宇宙进程的定义


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                            来自Android客户端14楼2019-12-08 22:07
                              抱着认真的心态看,结果配图却如此生草


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                              来自iPhone客户端15楼2019-12-09 00:31
                                amazing!


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                                来自Android客户端16楼2019-12-09 00:31


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                                  来自Android客户端17楼2019-12-09 00:56
                                    很多大能都是只说绝对时空观,确又不具体讲哪里出现的变化,我也是自己想了好一会儿才想明白,光速不变其实就是时间比率在变化,您如果能早点发这贴我就不那么费劲了。
                                    科学虽然新奇,但同样苦涩难懂,如果教授知识的都有您的幽默通俗详细,我想会有更多人爱上科学


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                                    来自Android客户端18楼2019-12-11 09:09
                                      像这样的贴就应该加精,定期置顶,不然不一定翻得到


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                                      来自Android客户端19楼2019-12-11 09:10
                                        如果光子有意识,意思就是太阳到地球,对于光子来说,就是一瞬间?


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                                        来自Android客户端22楼2019-12-11 11:56
                                          试问1分钟后这束光距离地球上的老婆是多远?


                                          青铜拳手
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                                          来自iPhone客户端24楼2019-12-11 13:25
                                            可以 通俗易懂


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                                            来自iPhone客户端25楼2019-12-11 18:32
                                              魔性


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                                              26楼2019-12-11 20:46
                                                唉,这不就是测量方法惹的祸吗,光的发射和反射回来。
                                                相对论可以虚拟测量成立,确实有它默守成规的老土之处。


                                                假设有超光测量仪,光就会形成一个谬论。(都说了是假设)
                                                超光之下的谬论,start

                                                钟慢效应+中途发射光距;飞行员会发现他的一秒过得十分诡异。
                                                超光测量仪会显示1:9和9:1的前后差异之处。


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                                                27楼2020-02-27 12:13
                                                  光的速度与宇宙膨胀的空间有紧密关系,宇宙空间越小则光的速度越慢,宇宙空间越广则光速越快。宇宙与光都是同一个奇点产生的,所以光速应该与宇宙膨胀存在共有拉伸关系。纯粹个人臆想!


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                                                  来自Android客户端28楼2020-03-10 23:08
                                                    如果宇宙空间只有一鸡蛋大小,那光速向前射出一秒的速度,就会以宇宙一鸡蛋大小的空间缩小倍数来得出光速慢的速度。
                                                    宇宙空间膨胀除了在拉伸物质,也在拉伸光的速度!


                                                    收起回复
                                                    来自Android客户端29楼2020-03-10 23:21
                                                      这里有个问题,你老婆相对你也是近光速的。如果你的飞船上绑一个手电筒照向你老婆,那么你看到的就会跟你老婆看你的没什么不同,一分钟后她和光相距九百公里。据说这个叫双生子佯谬吧?


                                                      收起回复
                                                      来自iPhone客户端30楼2020-03-30 23:53
                                                        那么古代的天上一天地上一年就可以这么解释通了


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                                                        来自Android客户端31楼2020-03-31 15:08
                                                          本人初中没毕业 也就是说时间是错觉 只有物体的移动 时间本不存在 我们大脑让它诞生了是不是这个意思


                                                          回复
                                                          来自iPhone客户端32楼2020-08-18 02:05

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