相對論,為什麼速度可以改變時間,為什麼廣義相對論裡認為速度越快,時間就越慢 能否通俗的解釋一下

2021-05-01 21:59:21 字數 5177 閱讀 8429

1樓:抹藍藝術苑

速度可以改變時間,這是因為參照系的不同,首先你要了解「光速不變原理」,光速在所有的參照系裡面都是不變的,有了這個理論基礎,就不難理解了。假設你站在列車軌道的旁邊,看著一列高速行駛的列車,列車中有一束光從地板上傳播到天花板上又反射下來,如此往復運動,列車上的人a看到的光束是從上而下的往復運動,相對於a而言,光束的運動路線來回是重複的,對於你而言,光束是走的折線,如圖。列車上運動的光束相對於你,它所走的路程就變長了,最簡單的計算方法,路程變長了,而光速是不變的,那就只能是時間變慢了。

時間的快慢也是相對的,而不是絕對的,我們之所以感覺時鐘計時是準確的,那是因為我們的移動速度很慢,幾乎可以忽略不計,所以沒有影響,更多解答請參考愛因斯坦的《廣義相對論》

2樓:匿名使用者

時鐘雙生子佯謬

相對論誕生後,曾經有乙個令人極感興趣的疑難問題---雙生子佯謬。一對雙生子a和b,a在地球上,b乘火箭去做星際旅行,經過漫長歲月返回地球。愛因斯坦由相對論斷言,二人經歷的時間不同,重逢時b將比a年輕。

許多人有疑問,認為a看b在運動,b看a也在運動,為什麼不能是a比b年輕呢?由於地球可近似為慣性系,b要經歷加速與減速過程,是變加速運動參考係,真正討論起來非常複雜,因此這個愛因斯坦早已討論清楚的問題被許多人誤認為相對論是自相矛盾的理論。如果用時空圖和世界線的概念討論此問題就簡便多了,只是要用到許多數學知識和公式。

在此只是用語言來描述一種最簡單的情形。不過只用語言無法更詳細說明細節,有興趣的請參考一些相對論書籍。我們的結論是,無論在哪個參考係中,b都比a年輕。

因為b是經過加速的,你看剛開始在地球上,於a的相對速度為0,而後來速度接近光速了(注意是接近)。很明顯是變速運動了,所以這樣一來就不能說是 「認為a看b在運動,b看a也在運動,為什麼不能是a比b年輕呢?」這句話根本就是對相對論錯誤的理解。

而且b的年輕是相對於a的,對於他本人來說是不存在多活多少時間這麼一說的。   為使問題簡化,只討論這種情形,火箭經過極短時間加速到亞光速,飛行一段時間後,用極短時間掉頭,又飛行一段時間,用極短時間減速與地球相遇。這樣處理的目的是略去加速和減速造成的影響。

在地球參考係中很好討論,火箭始終是動鐘,重逢時b比a年輕。在火箭參考係內,地球在勻速過程中是動鐘,時間程序比火箭內慢,但最關鍵的地方是火箭掉頭的過程。在掉頭過程中,地球由火箭後方很遠的地方經過極短的時間劃過半個圓周,到達火箭的前方很遠的地方。

這是乙個"超光速"過程。只是這種超光速與相對論並不矛盾,這種"超光速"並不能傳遞任何資訊,不是真正意義上的超光速。如果沒有這個掉頭過程,火箭與地球就不能相遇,由於不同的參考係沒有統一的時間,因此無法比較他們的年齡,只有在他們相遇時才可以比較。

火箭掉頭後,b不能直接接受a的資訊,因為資訊傳遞需要時間。b看到的實際過程是在掉頭過程中,地球的時間進度猛地加快了。在b看來,a先是比b年輕,接著在掉頭時迅速衰老,返航時,a又比自己衰老的快了。

重逢時,自己仍比a年輕。也就是說,相對論不存在邏輯上的矛盾。

宇宙是時間和空間的統一,是由時間、空間、物質、能量構成的統一體,一般理解成乙個時空連續系統。

3樓:手機使用者

要知道,牛頓和亞里斯多德的宇宙模型中,是有絕對時間的概念的,亞里斯多德甚至有絕對空間的概念牛頓推出了運動與靜止是相對的,才否定了絕對空間。自從有了狹義相對論之後,得到光速不變原理,絕對時間也被否定了。從廣義相對論的角度來說,引力可以作用空間和時間,在空間上的作用就表現在時空的扭曲與不平坦,在時間上,那就是引力可以改變時間。

根據伽利略的實驗,所有物體不論重量大小在同一高度下落的時間相同,由此可以推出,牛頓第二定律中的慣性質量與牛頓引力論的引力質量是等效的,進而推出加速系與慣性系是等價的,那麼,根據太空船實驗,在加速系中,處於不同地方的人時間不同,在地球上也如此,越接近地球表面,由於引力場的作用,時間越慢。甚至我們可以推出,在理論上長江下游的人比青藏高原上的人壽命要長,儘管可能同年同月同日同時生,因為靠近引力場時間推移的慢。再來說,他坐乙個飛行器,也處於加速系中,只是時間推移的慢罷了。

最後用一句話總結:每乙個體都有其自身的個人時間測度,這個測度以他處在何處和如何運動而定。

至於宇宙模型,巨集觀的角度來說就是宇宙是膨脹的,根據整個宇宙的實際情況測量,應該是第二類弗里德曼模型,宇宙不斷膨脹,引力抵消一部分,但還是會繼續膨脹下去。但事實經過推測,還有可能是第三類弗里德曼模型,宇宙是近乎平坦的,或者是直接不是三類中的乙個,而是在加速膨脹。

看看時間簡史,你肯定恍然大悟。這些都不用我說,你就會深入其中並樂於探索。

4樓:偶愉

我也不知道。看了時間簡史,也不太懂。我就知道根據那條數學公式,是這樣而已。呵呵,大學就是這樣,應付考試強記住了那條公式,也沒時間理為什麼。

5樓:匿名使用者

有1.光速不變原理 2.相對性原理 推的 推倒很複雜

為什麼廣義相對論裡認為速度越快,時間就越慢.能否通俗的解釋一下?

6樓:不是苦瓜是什麼

廣義相對論裡光速是標準, 意思就是光速就是時間速度, 你若是越接近光速 那麼從你身邊流過的時間就越少, 相減就是時間現,在的速度當等於光速時, 時間值為0。

物體質量越大,引力場越強,對周圍時空的扭曲越大,也就是超強的引力場導致時間程序變慢。

引力場等效於加速度,引力場越強相當於加速度越大,體現在比如物體從a達到b只需要極短的時間,因此看起來速度很快。

時間變慢,既然說到慢,那就必須得有兩個對比的參考係,才能談的上哪個快哪個慢。通常物理上所說的,是兩個人本來處於同一參考係,其中乙個人坐火箭或者通過其他方式加速到接近光速,然後我們就說這個人時間相對於原來的參考係時間變慢了。

廣義相對論(general relativity) 描寫物質間引力相互作用的理論。其基礎有a.愛因斯坦於2023年完成,2023年正式發表。

這一理論首次把引力場解釋成時空的彎曲。

愛因斯坦的廣義相對論理論在天體物理學中有著非常重要的應用:它直接推導出某些大質量恆星會終結為乙個黑洞——時空中的某些區域發生極度的扭曲以至於連光都無法逸出;而多大質量的恆星會塌陷為黑洞則是印裔物理學家錢德拉塞卡的功勞——錢德拉塞卡極限(白矮星的質量上限)。

7樓:匿名使用者

為什麼廣義相對論裡認為速度越快,時間就越慢.能否通俗的解釋一下?

廣義相對論裡光速是標準, 意思就是光速就是時間速度, 你若是越接近光速 那麼從你身邊流過的時間就越少, 相減就是時間現,在的速度當等於光速時, 時間值為0。

廣義相對論實質上是一種引力理論,在有引力場的區域,空間的性質不再服從歐幾里得幾何,而遵循著非歐幾何。比如19世紀德國數學家黎曼所建立的黎曼幾何學就是非歐幾何學的一種,它描寫了非平直空間的性質。愛因斯坦最終選擇了黎曼的嚴格非歐幾何作為廣義相對論的時空模型。

他認為,現實的物質空間不是平直的歐幾里得空間,而是彎曲的黎曼空間。空間的彎曲程度取決於物質的質量及其在空間的幾何分布情況。物質密度大的地方,則引力場的強度也大,時空就彎曲得厲害。

所以把絕對真空看作乙個物理實體是毫無意義的。很顯然,廣義相對論所揭示的物質同時空的關係,比起狹義相對論來更為深刻。因為時空的性質不僅取決於物質的運動,而且更重要的是取決於物質本身的分布。

這就從新的高度徹底否定了牛頓的絕對時空觀。

廣義相對論把幾何學與物理學統一起來,用空間結構的幾何性質來表述引力場。它同牛頓的引力論有本質的不同,但在日常人們接觸到的現象中卻分辨不出兩者結果的差異。愛因斯坦提供了三個可供實驗驗證的推論。

第一是水星軌道近日點的進動。第二,光線在引力場中的偏轉。第三,在強引力場中,時鐘要走得慢些,因此從巨大質量的星體表面射到地球上的光的譜線,必定顯得要向光譜的紅端移動。

這在2023年得到觀測驗證。

8樓:匿名使用者

首先要明白廣義相對論的概念

汽車是運動的,樹木是靜止的,這樣說大家都能接受,但如果反過來說樹木是運動的,汽車是靜止的則會有很多人說你痴人說夢。其實在物理學上這兩種說法都是正確的,只是所選的參照系不同而已。這也是愛因斯坦偉大的相對論建立的基本出發點。

相對論建立的第乙個假設是:所有參照系都遵循相同的物理定律。無論在地上還是在勻速行駛的汽車上,用尺子量乙個木板或用秒錶量乙個鐘擺晃動10個週期的時間,結果都是相同的。

但是如果木板或鐘擺在乙個以一定速度駛過測量者面前的車上,重複上面的測量就會得到不同的結果。這種不同就是由所有參照系都遵循相同的物理定律造成的。

相對論建立的第二個假設是:光速在所有參照系中都是恆定的。剛一聽好像和第一條假設說的是同一件事,可是仔細想想就會發現其中的奧妙。

第二條假設的意思是無論你坐在飛馳的火車裡還是靜止的躺椅中,光速都保持恆定,和你所處的運動狀態無關。原因就在於我們在處理日常物理目標的速度時得到的都是合速度。例如你駕駛一輛時速為25千公尺每小時的越野吉普,一位乘客以相對你10千公尺每小時的速度用彈弓射擊前面的岩石,那麼彈珠的實際運動速度就應該是35千公尺每小時。

可是如果開啟前車燈,按照常識光速是334,800,000千公尺每小時,加上車的運動速度,光的實際速度就應該是334,800,025千公尺每小時,可實際測量光速還是334,800,000千公尺每小時。為什麼同樣的參照系光和實際物體得到的結果不同呢?

要解釋它首先要從速度的定義說起。單位時間內通過的距離叫做速度,即速度是距離被時間除得到的。長度收縮學說認為乙個具有質量的物體在它運動方向上的測量長度是相對縮短的,達到光速時長度相應縮短為零。

學說成立的基礎是測量者和被測量物處於不同的參照系,且只發生在物體運動方向,不會影響和運動垂直方向的長度。也就是說當你駕駛一輛速度接近光速的汽車時,靜止的觀察者看到的車長遠遠小於它的實際車長,而高度方向沒有變化。這種情況反過來說,即當你駕駛飛快的汽車通過乙個門洞時,從你的角度來看這段距離要比實際距離短得多。

這種情況在日常生活中經常被忽略不被注意是因為物體運動速度都很慢,長度收縮現象不明顯。時間和長度一樣也會隨著參照系的變化而變化,這就是所謂的時間膨脹。隨著運動速度的增加時間會相對變慢,一般情況下都比較微弱不易覺察,達到光速時時間會完全停止。

但是這種現象也只有觀察者和時鐘不在同一參照系時才能發生,為了證明這一結論,兩個原子鐘被調節成完全相同,乙個留在地球上,乙個放在高速飛行的太空梭上,當飛機降落時會發現飛機上的原子鐘要比地球上的原子鐘慢,慢的時間和由愛因斯坦相對論推算出來的結果相同。也就是說太空梭上原子鐘記錄的時間相對地球上靜止的原子鐘的時間膨脹了。

理解了近光速或等光速運動時的長度和時間的變化,車頭燈光速的問題就不難解釋了,因為光運動和我們普通運動所涉及的距離和時間不同而已。

相對論還有乙個重要的概念就是同時性,運動狀態的不同會使人們觀察到物體動作的先後順序不同,例如屋子中有兩盞燈,a站在兩盞燈中間,b以一定速度踩著滑板向一盞燈運動正好到達中間。當兩燈同時開啟時a看到的現象是兩燈同時亮,而b看到的卻是面對他的那盞先亮,背對他的那盞後亮。

狹義相對論中時間的觀念是什麼,什麼是相對論?

時間對於不同運動狀態的人來說是不同的,但是對於以同樣情況運動的人來說是一樣的,對於變速運動的物體時間變慢。這種東西一言難盡,其實都是根據光速不變定律使用閔式幾何匯出的。你可以買 閔式幾何與狹義相對論 進行詳細的閱讀。什麼是相對論?相對論是關於時空和引力的基本理論,主要由阿爾伯特 愛因斯坦創立,依據研...

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