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如果一个人驾驶近光速的飞船飞出地球再返回 , 共用了一分钟的时间 , 那么还能见到家人吗?这个问题有些同学看完可能一脸懵 , 既然仅仅消耗了一分钟的时间 , 那么当然会见到家人了 , 但是爱因斯坦却不这样认为 。
时间到底是什么?这个问题人类追寻了很久 , 地球绕太阳公转一周发生四季变化被定义为一年 , 地球自转一周昼夜交替被定义为一天 , 而每个人的一生都在用地球公转周期来记录着 。 实际上大家在日常生活中对于时间并没有直观的感受 , 只是一直按照确定好的规律上学上班、放学下班、睡觉起床等等 。
但有一点大家是有共识的 , 那就是每个人的时间都是相同的 。 例如出门约好朋友吃饭 , 两个人约定十点钟在某某地点见面 , 之后你十点钟到那了 , 常规情况下你的朋友也会在十点钟到那 。 但有一天发生了你准时到达 , 你的朋友却晚了一个小时 , 但你朋友认为她也是按时到达的 , 那也就意味着两个人的时间是不相同的 。 这种情况即使现在来看 , 大家也都会认为匪夷所思 , 但实际上却完全有可能发生 。 因为牛顿的绝对时空观深入人心 , 到现在我们的思维上也坚持着这样的观点 。
但自从爱因斯坦提出相对论后 , 对于时间和空间有了更加准确的定义和描述 , 对牛顿理论进行了修正 , 其中就包括这个绝对时空观 。 爱因斯坦理论认为时间是相对的 , 每个人的时间可能是不同的 。
狭义相对论中:时间的流逝速度和物体运动速度有关 , 物体运动速度越快 , 时间流逝速度越慢 , 如果物体无限接近于光速运动 , 那么时间无限接近于静止 。
广义相对论中:时间的流逝速度和所处的引力场有关 , 引力越大(时空曲率越大)的地方时间流逝速度越慢 。
那么这里就有讨论的必要了 , 问题中所说的一分钟到底是谁的时间?
假设有两个时钟 , 地球上放一个、飞船中放一个 。
1、飞船中时钟过去了一分钟
问题中也设定了飞船的速度接近光速 , 但没有说具体为多少 , 在这里我们需要简化一下模型 , 直接省略掉加速过程、减速过程、转弯过程等等 , 直接就看成是接近光速匀速飞行一分钟 。
从上边公式可以看出来当V不断的增大 , 分母不断的接近于零 , 那么t'就会不断的接近于无穷大 。 假设V=0.99999c , 飞船上过去1分钟 , 那么地球上过去了220分钟 , 当V无限接近于光速的时候V=0.99999…99999c , 那么最后时间膨胀的倍数就是无穷的 , 飞船中过去了一分钟 , 那么地球上可能过去了100年、1000年甚至是10000万年 。 那么也就是沧海桑田般的变化了 。
2、地球上时钟过去了1分钟
如果这个时间指的是地球上的时间 , 那么接近光速飞出一分钟 , 回到地球上并不会发生特别大的变化 , 地球上就是过去了1分钟 , 当然对于飞船内的人来说 , 就是一瞬间的事情 。
【当一个人以光速返回地球时,还能见到自己的家人吗?结果令人害怕】关于时间膨胀的概念是爱因斯坦相对论的重要推论 , 并且已经经过了验证甚至是应用 。 现在出门更多都依赖于导航 , 实际上导航卫星就提前修正调整了时间 , 这个时间差就是根据爱因斯坦相对论计算出来的 , 不然导航就会和实际情况出现偏差 。
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