第1个回答 2019-12-13
试着不用公式解释双子佯谬(刚接触相对论,如任何错误希望指正):
双生子佯谬:(引用)
设想有一对双生兄弟,其中一个跨上一宇宙飞船作接近光速的长程太空旅行,而另一个则留在地球。结果当旅行者回到地球后,他应该比留在地球的兄弟更年轻。但是以宇宙飞船的他为参考系,地球也是以接近光速在运动的,那么地球上的兄弟应该也比他年轻。
这样就产生了一个悖论,到底是谁年轻呢?有人以此认为狭义相对论是错误的。
狭义相对论解释->双子佯谬:
1,宇航员兄弟到地球后,确实比地球兄弟年轻。
2,关键点:(好一段时间去理解相对论,双子佯谬思考了整整三天)
飞船相对静止地球运动,反过来说地球相对静止飞船运动 。这个没问题完全成立,但还有一点忽略了,地球相对自己上一时间参考系一直是静止的,飞船相对自己以前的惯性系却有速度变化!(飞船与地球同步时候惯性系->加速离开地球惯性系(以及后面运动等等):相较自己原来惯性系改变)
当变化惯性系改变当前速度后,能够立刻改变原惯性系发送的信息的接收速度。而未改变的惯性系,接收其他变化惯性系的变化信息时,该变化信息需要时间等待传导。
这个就是为什么宇航员兄弟时间比地球兄弟慢,也是原因为什么不能以宇宙飞船为静止参考系,说地球以接近光速在往返,以此推导地球兄弟时间变慢。
后面是时间变化的产生的原理,宇航员和地球人看到的现象表现:
离去的减速,靠近的加速。
设地球兄弟a,宇航员兄弟b,飞船速度2/4单位距离每1时间单位。
a在a地球参考系观察:
a的时刻0:(这之后b从地球出发,飞船b远去)距离自己0/4位置。
a的时刻1:a发现b慢远去,慢动作,运动到了距离自己1/4位置。
a的时刻2:a发现b慢远去,慢动作,运动到了距离自己2/4位置。
a的时刻3:a发现b慢远去,慢动作,运动到了距离自己3/4位置。
a的时刻4:a发现b慢远去,慢动作,运动到了距离自己4/4位置。
a的时刻5:a发现b快靠近,快动作,返回到了距离自己0/4位置。(回到了地球)
b在b飞船参考系观察:
b的时刻0:(这之后b从地球出发,地球a远去)0/4位置。
b的时刻1:b发现a慢远去,慢动作,运动到了距离自己1/4位置。
b的时刻2:b发现a慢远去,慢动作,运动到了距离自己2/4位置。(这之后b开始返回地球)
b的时刻2.33:b发现a快远去,快动作,运动到了距离自己3/4位置。
b的时刻2.66:b发现a快远去,快动作,运动到了距离自己4/4位置。
b的时刻3:b发现a快靠近,快动作,运动到了距离自己2/4位置。
b的时刻4:b发现a靠近,快动作,返回到了距离自己0/4位置。(回到了地球)
a和b碰面,a经过了5单位时间,b经过了4单位时间。宇航员b比地球兄弟a年轻。
值得注意的部分应该是b观察的a离去到返回的切换。为什么切换表现如此怪异,且在时刻2-3之间异常地快速发生?这是因为前面提到的,当前(飞船)惯性系变化会立刻改变原惯性系发送的信息的接收速度。而地球系没改变。这应该是b比a时间流逝地慢的原因。
当你跨过距离靠近一个人时,你会发现他加速衰老,在他看来靠近的你也是如此。所以,务必把珍爱的东西留在身边,因为距离会带来时间的鸿沟。
——狭义相对论THP