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生活中我们经常听到这样一句话:静止是相对的 , 运动是绝对的 。 其实这句话并不严谨 , 从物理学上来讲 , 静止和运动都不是绝对的 , 两者都是相对的 。
那么什么才是相对的呢?“相对性”是绝对的(还有光速 , 后面会讲) 。
狭义相对论里强调的“时间膨胀效应”(
就像题目中所说的那样 , 即便你乘坐无限接近光速的飞船飞行 , 但飞船里的钟表相对你来讲是静止的 , 你与钟表之间并不会出现时间膨胀效应 , 因为你们之间的相对速度为零 。
一个生活中经常遇到的现象告诉了我们
一个物体的速度到底是多少 , 取决于你选择的参照系 。
这里需要明白一点 , 光速是任何物体的速度极限速度 , 爱因斯坦的狭义相对论也说明了这点 。
所以 , 不要妄想任何有(静)质量的物体能够达到或者超越光速 。 因为假设物体的速度达到甚至超越光速了 , 意味着观察的效应马上就变了 , 你将看不到身后的任何事物 , 而且不管多么遥远的距离 , 你都会瞬间到达 。 相对于外部世界 , 你就是永恒的 , 因为你的时间是静止的 。
所以 , 即便你乘坐无限接近光速的飞船飞行 , 也并不意味着你的时间就静止了 。 相对于飞船内部而言 , 你并不会有任何异样的感觉 , 与在地球上的感受没有什么两样 。 但在地球上的人看来 , 你的时间确实静止了 , 你将成为永恒的存在 。
那么 , 为什么会出现时间膨胀效应呢?速度为什么会影响时间流逝的快慢呢?
一切都是因为那“霸道”的光速:光速的绝对性(光速不变原理) , 这个原理也是狭义相对论的基本假设之一(另一个相对性原理) 。
上文所说的“在没有参照系的情况下 , 谈论速度其实是没有意义的” , 这句话其实也并不严谨 , 因为有一个例外:光速!
光速就不需要任何参照系 , 或者说在任何参照系下光速都是恒定不变的(真空中的光速) , 光速只与真空的介电常数和磁导率有关 , 与参照系无关 。 麦克斯韦方程组推导出来的光速的计算公式中也充分体现了这点:
何为“光速恒定”?
举个例子 , 假设你驾驶一辆汽车以99%光速行驶 , 我静止在地面上 , 在我眼里 , 车灯发出的光线速度并不是汽车速度+光速(199%光速) , 而仍旧是光速!在你眼里 , 车灯发出的光的速度也是光速 。 这就是光速的绝对性和不变性 , 光速并不能直接用速度叠加计算 。
实际上 , 严格来讲 , 任何相对速度都不能用V=V1+V2这样简单的速度叠加计算(伽利略变换) , 而应该用更严谨的洛伦兹变换变换 。 只是我们生活在低速世界 , 速度直接叠加(伽利略变化)误差非常小 , 基本上可以忽略不计 。
就是因为光速那霸道的不变性才会出现时间
这种东西就是时间(还有空间 , 时间和空间是一体的)!时间和空间必须改变来迎合光速的绝对不变性!
【乘坐无限接近光速的飞船飞行,你的时间就静止了吗?】当然 , 用数学公式也不难推导出时间膨胀效应 , 主要是根据光速不变原理推导出来的 。 这里就不再详述数学公式的推导过程了 , 有兴趣的小伙伴可以试试 。
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