相对论里面有一个经典问题，说速度接近光速的列车上面的时间会变慢。但我有点愚昧，初中就学过，运动是相对的，如果列车速度很快，那么同样相对的，列车上面的人也会感觉地面上的人时间变慢。如果列车高速跑了50年后（地面的时间）慢慢减速，最终停下来，当列车上面的人下车时，到底谁经历的时间长
根据狭义相对论，在惯性参考系中的时间变慢是相对的，但是列车有一个减速的过程，就不是一个惯性系了，狭义相对论的结论就不适用了，要用到广义相对论，而列车上的时间对于地面确实变慢了，类似的还有双生子谬误。根据相对论,高速运动使时间变慢,但运动总是相对的,不应产生时间差.一人在宇宙飞船上,对于地球上的人而言,他所测时间较慢,地球相对于他也在高速运动,对于他而言,地球上的人所测时间较慢,到底谁测得的时间慢_百度作业帮
根据相对论,高速运动使时间变慢,但运动总是相对的,不应产生时间差.一人在宇宙飞船上,对于地球上的人而言,他所测时间较慢,地球相对于他也在高速运动,对于他而言,地球上的人所测时间较慢,到底谁测得的时间慢?
相对论诞生后,曾经有一个令人极感兴趣的疑难问题---双生子佯谬.一对双生子A和B,A在地球上,B乘火箭去做星际旅行,经过漫长岁月返回地球.爱因斯坦由相对论断言,二人经历的时间不同,重逢时B将比A年轻.许多人有疑问,认为A看B在运动,B看A也在运动,为什么不能是A比B年轻呢?由于地球可近似为惯性系,B要经历加速与减速过程,是变加速运动参考系,真正讨论起来非常复杂,因此这个爱因斯坦早已讨论清楚的问题被许多人误认为相对论是自相矛盾的理论.如果用时空图和世界线的概念讨论此问题就简便多了,只是要用到许多数学知识和公式.在此只是用语言来描述一种最简单的情形.不过只用语言无法更详细说明细节,有兴趣的请参考一些相对论书籍.我们的结论是,无论在那个参考系中,B都比A年轻.为使问题简化,只讨论这种情形,火箭经过极短时间加速到亚光速,飞行一段时间后,用极短时间掉头,又飞行一段时间,用极短时间减速与地球相遇.这样处理的目的是略去加速和减速造成的影响.在地球参考系中很好讨论,火箭始终是动钟,重逢时B比A年轻.在火箭参考系内,地球在匀速过程中是动钟,时间进程比火箭内慢,但最关键的地方是火箭掉头的过程.在掉头过程中,地球由火箭后方很远的地方经过极短的时间划过半个圆周,到达火箭的前方很远的地方.这是一个"超光速"过程.只是这种超光速与相对论并不矛盾,这种"超光速"并不能传递任何信息,不是真正意义上的超光速.如果没有这个掉头过程,火箭与地球就不能相遇,由于不同的参考系没有统一的时间,因此无法比较他们的年龄,只有在他们相遇时才可以比较.火箭掉头后,B不能直接接受A的信息,因为信息传递需要时间.B看到的实际过程是在掉头过程中,地球的时间进度猛地加快了.在B看来,A现实比B年轻,接着在掉头时迅速衰老,返航时,A又比自己衰老的慢了.重逢时,自己仍比A年轻.也就是说,相对论不存在逻辑上的矛盾.
宇宙飞船的时间慢，宇宙飞船的速度比地球自转的速度快多了（地球上的时间其实也有变慢，只不过没有宇宙飞船上那么严重）
相对运动的速度虽然相同但是时间的快慢影响在于物体相对于宇宙惯性系的绝对速度关于相对论的菜鸟问题!纯外行疑问~~~ 相对论说一个物体如果加速,那物体会缩短,时间也会变慢.假如小A飞去宇宙旅行,一直以接近光速飞行,那么小A回地球之后会比地球上的人年轻没错吧? 但是如果以小A的视角来看,_百度作业帮
关于相对论的菜鸟问题!纯外行疑问~~~ 相对论说一个物体如果加速,那物体会缩短,时间也会变慢.假如小A飞去宇宙旅行,一直以接近光速飞行,那么小A回地球之后会比地球上的人年轻没错吧? 但是如果以小A的视角来看,他以接近光速运动,等同于除了他,整个宇宙在以接近光速运动,包括地球和地球上的人 .那不是也可以说除了他整个宇宙的时间变慢,那地球上的人比小A更年轻也有道理啊.到底是怎么样的呢?相对运动在这里有没有影响?
1楼说法完全正确,但非物理专业的同学估计很难看懂,因为它是大学物理的一条结论,下边我用中学相对论的知识对其推导一下这个过程没有你想像的那么简单,他分为四个过程1、小A从地球加速到接近光速离开地球2、小A减速,到相对地球静止到达B点3、小A掉头,再次从B点加速到光速往地球方向飞行4、小A接近地球,减速再着落到地球上第一个与第二个过程：从自己所用时间分析：小A与地球的相对速度为0.9999C,但地球看AB两地（地球为A点）的距离为0.9999C*T,而高速运动的小A看到AB两地的距离大大减少,固小A认为自己只用了很少的时间t就到达了B点.从观看对方运动状态分析：小A以自己所在参考系得到光速,他看到地球（光源）以接近光速的远离自己,根据光信号的多普勒效应,他看到地球上的运动速度变慢了很多.而地球上的人也有同样的结论,他们认为小A的运动速度也慢了很多.第二个过程结尾：小A与地球相对静止,此时,地球上看到的小A比他们认为的实际年龄年轻,但由于没有相对运动,多普勒效应影响不在了,地球上看到小A的衰老速度恢复正常（但要一段时间后才看得到,必竞B点的信息通过光速传到地球需要时间.而小A看到情况也是如此.他认为地球上原和他同龄的人比他自己要年轻.第三个过程与第四个过程：从自己所用时间时间分析：这点与第一个过程相似,小A只用了时间t,而地球上的人认为他用了T,因为小A在加速后,认为两地的距离近了很多.从观看对方的运动状态分析：小A在他的参考系内,看到地球以光速靠近,根据光信号的多普勒效应,光信号之间的密度变大,我们设此密度为Q,信息变得更为集中,在这个过程中小A看到地球人的运动频率加快,看到地球人在快速老去.而地球上人的看来,小A返回的过程,他们一开始是几乎看不到的,他们看到的是小A在B点活动,返航这个过程,小A所发出的光信号与小A本身所在的位置几乎一致（小A接近与光波相对静止）,等到小A到达地球的时候,小A在返回过程对地球发出的光信号又同时到达,此时地球人观察到的现像是,小A瞬间就从B点回到地球了,那么小A超光速运动了吗?答案是没有,地球人很聪明,他们认为小A只是和光信号同时到达地球,产生超光速的假相.那么,等小A回到地球上的时候发生了什么?第一、小A的确比地球人年轻,因为小A这次旅行只花了时间2t,而地球人却等待了他2T的时间.得出的结论是当相互运动速度不变时,我们看到的时间都要变慢,但一旦掉头返回,情况就不一样了,因为运动的人参考系发生了变化,情况变得复杂了
一个关键点是：在广义相对论中，引力势的差异也会导致时钟快慢的不同（注意不是引力场强的差异引起的）。乘火箭的小A是这样解释自己年轻的：他做匀速运动时，是看到地球上的人在变年轻（根据狭义相对论）；他在出发、降落时，尽管处于较强的等效引力场中（火箭加速运动时所处的加速度场等效于引力场，想想电梯里的情形……），但由于他那时与地球上的人相距很近，故他俩所处的引力势相差不大，可忽略这两个阶段他俩时钟...
略复杂啊。。。相对论果然不是那么简单的。谢谢了，你是物理专业吗？
作为现代物理的一大基石的相对论相当不简单啦！我是物理专业的。相对论中速度越接近光速时间就过的越慢为什么假时间应该是个固定增长的值吗怎么会随速度而减缓 设以光速到100光年的地方 应该来回要200年而为什么相对论解释却不是200年而是更少 只要就是“ 假时间应该是个_百度作业帮
相对论中速度越接近光速时间就过的越慢为什么假时间应该是个固定增长的值吗怎么会随速度而减缓 设以光速到100光年的地方 应该来回要200年而为什么相对论解释却不是200年而是更少 只要就是“ 假时间应该是个固定增长的值吗怎么会随速度而减缓”这个时间是真正的延长了吗 百度的都看过了不要复制的 说点我听得懂的 我只是了初中生
解释起来很麻烦.首先你得明白光速对于任何介质速度都是不变的,速度是c,这是相对论最重要的一点,也就是说光速相对于两个在我们看来速度不同的物体的速度是一样的.举个例子：一个运动的小车中,车顶有一盏灯,灯到车底的距离是L,当车相对于地面以速度V行驶,在驾驶员看来,光走过的距离是L,所用的时间就是L/c；而对于车厢外的人来说,光走过的距离等于车走过的距离和车顶到车底的距离L的平方和开根号（勾股定理）,记为L+S,则所用的时间就是（L+S)/c.在车厢外的看来光到达车底所用的时间要比司机看到的光到达车底的时间长,相对论中物体速度越接近光速时间过得慢是相对于不同的对象而言,对于物体而言可能过了一年,但在外人看来可能过了很多年.我这样说说实话很费解,但这就是相对论最基本的原理,能理解多少看你了（打了这么多字,）
不搞清楚什么是时间，想搞清楚时间变慢变快是不可能的，时间对于大多数人是一个想当然的概念，相对论之前的时间概念也都是想当然。爱因斯坦在狭义相对论中提出并不存在想当然的时间概念，给出了时间的操作性定义，第一次真正定义了时间。其中涉及认识论，初中生根本没有这方面的概念，很难向你解释清楚。建议阅读爱因斯坦本人著作《狭义相对论与广义相对论浅说》，狭义相对论看起来是个小岛，其实是海中的一座大山，若想了解，要付...
这是一个很有意思的说法：到底是谁的时间变了呢？&假如是站在地心说立场上说，当然是高速运动的物体上的时间慢了。但是，相对论早就没有地心说了。速度是什么呢？速度是两个质点距离变化快慢的物理量，单独一个物体哪来的速度？&假设宇宙中只有一个地球，谁能说地球在宇宙中是以什么速度运动？（不考虑转动，因为物理中的速度是质点的距离变化率，质点自身没的尺度，也不存在旋转。）“麦克尔逊－莫雷实验”已经确认在地球上不可能知道自己的绝对速度。事实上说明不存在绝对速度。也说明在任何一个没有其他参照物的系统上都没有自身的速度问题。&假如宇宙中还有另一个质点，当然地球相对那个质点会有速度，但是与那个质点之间有什么关系与地球自身的速度无关。自身依然没有速度。反过来，那个质点自身也和地球一样，可以无视地球的存在，自身也同样没有速度。&这就像一个人坐在公园看书，一颗流星从天空掠过（白天看不见但确实经常有流星），有没有流星对那个人没任何影响。而在流星看来，是那个人以很高的速度掠过流星，但是那和他有啥关系呢？那只是流星的看法。就是说，你感觉某个物体的速度是多快与那个物体无关。那只是你的看法和感觉。&我们知道近大远小的透视原理，看远处的东西会比在近处时小，不信用仪器（相机）测量（拍照下来）也是一样的近大远小。你看着无论变得多小与他无关，那只是你的看法和感觉，那个物体该如何还如何。它不会因为你的看法而真的变大变小。但是你看到的确实也是真实情况，因为用仪器测量也一样。&我们知道洛伦兹变换公式：t'＝t√(1-v²/c²)这个公式表明，我们看到的高速运动的物体上的时间t' 比我们的时间t 要慢。那么我们把公式变换变换看看这个公式是什么意思：两边平方就得到：t'²＝t²(1－v²/c²)两边同乘C²得到：c²t'²＝c²t²－v²t²两边同加v²t² &得：c²t'²＋v²t²＝c²t²在底上加括号得：(ct')²＋(vt)²＝(ct)²这时看出来了：这是勾股定理，ct' 和vt 是直角三角形的两个直角边，ct 是斜边。如下图：A相对O以速度v运动，B是A系统上的一点。在A与O重合的刹那，一光子从A射向B。在A看光子的路程是ct' ，在O看光子的路程是ct ，并且在t 时间内A移动了vt 的距离。三者的关系正好就是勾股定理的关系。显然无论v 多快，对于A看不予考虑的路程ct'没有任何影响，只是影响了O看到的ct。&所以，实际上是因为相对速度快了，O看到的时间变快了，相对的说是运动的物体上的时间变慢了。其实速度对A没任何影响。无论O如何看它。&就像不同距离看到的大小不一样，不同的相对速度看到的时间也不一样。但那只是观测者的感觉或测量值。&只是大家都习惯说是高速运动的物体的时间变慢了。那那只是“以我为主”的一种说法。甚至就算是“以我为主”，这种说法也有问题。&我们平时说近大远小，是说看到远处的物体变小了。如果用仪器测量（比如照相），要知道远处物体有多大，也需要进行换算，应该是在测量到的尺寸上乘一个大于1的因子。这和我们测量到高速运动的物体的时间乘一个小于1的因子一样，为了得到那个物体上看到的情况。如果乘一个小于1的因子就说是变慢了，那乘一个大于1的因子是不是就应该说远处的物体变大了呢？
你还是个初中，不要急着去看关于相对论方面的理论公式。保留这个兴趣就好。关于相对论我用自己的思维方式跟你说说吧，我也是初中时有这个兴趣的。1、时间是什么？A、假如世间一世物质都是静止的，那么时间还有意义不？没有意义了。不看钟表，不看日历，古人的时间单位有年、月、日。而这些时间单位都和运动着的东西有关，地球绕太阳一圈为一年等……古人的漏沙钟、滴水钟等都是有东西在动，事物发生变化，所以说没有运...在相对论中,时间有快慢之分,时间对于我们来说是不可能改变的,速度是恒定的_百度作业帮
在相对论中,时间有快慢之分,时间对于我们来说是不可能改变的,速度是恒定的
/question/5027416.html?fr=qrl3爱因斯坦相对论 狭义相对论 爱因斯坦第二假设 爱因斯坦第二假设--时间和空间 伽玛参数 宇宙执法者的历险 宇宙执法者的历险--微妙的时间 质量和能量 光速极限 广 义相对论基本概念 爱因斯坦第三假设 爱因斯坦第四假设 宇宙几何 爱因斯坦第一假设 全部狭义相对论主要基于爱因斯坦对宇宙本性的两个假设. 第一个可以这样陈述： 所有惯性参照系中的物理规律是相同的 此处唯一稍有些难懂的地方是所谓的“惯性参照系”.举几个例子就可以解释清楚： 假设你正在一架飞机上,飞机水平地以每小时几百英里的恒定速度飞行,没有任何颠簸.一个人从机舱那边走过来,说：“把你的那袋花生扔过来好吗?”你抓起花生袋,但突然停了下来,想道：“我正坐在一架以每小时几百英里速度飞行的飞机上,我该用多大的劲扔这袋花生,才能使它到达那个人手上呢?” 不,你根本不用考虑这个问题,你只需要用与你在机场时相同的动作（和力气）投掷就行.花生的运动同飞机停在地面时一样. 你看,如果飞机以恒定的速度沿直线飞行,控制物体运动的自然法则与飞机静止时是一样的.我们称飞机内部为一个惯性参照系.（“惯性”一词原指牛顿第一运动定律.惯性是每个物体所固有的当没有外力作用时保持静止或匀速直线运动的属性.惯性参照系是一系列此规律成立的参照系. 另一个例子.让我们考查大地本身.地球的周长约40,000公里.由于地球每24小时自转一周,地球赤道上的一点实际上正以每小时1600公里的速度向东移动.然而我敢打赌说Steve Young在向Jerry Rice（二人都是橄榄球运动员.译者注）触地传球的时候,从未对此担心过.这是因为大地在作近似的匀速直线运动,地球表面几乎就是一个惯性参照系.因此它的运动对其他物体的影响很小,所有物体的运动都表现得如同地球处于静止状态一样. 实际上,除非我们意识到地球在转,否则有些现象会是十分费解的.（即,地球不是在沿直线运动,而是绕地轴作一个大的圆周运动） 例如：天气（变化）的许多方面都显得完全违反物理规律,除非我们对此（地球在转）加以考虑.另一个例子.远程炮弹并非象他们在惯性系中那样沿直线运动,而是略向右（在北半球）或向左（在南半球）偏.（室外运动的高尔夫球手们,这可不能用于解释你们的擦边球）对于大多数研究目的而言,我们可以将地球视为惯性参照系.但偶尔,它的非惯性表征将非常严重（我想把话说得严密一些）. 这里有一个最低限度：爱因斯坦的第一假设使此类系中所有的物理规律都保持不变.运动的飞机和地球表面的例子只是用以向你解释这是一个平日里人们想都不用想就能作出的合理假设.谁说爱因斯坦是天才? 爱因斯坦第二假设 19世纪中页人们对电和磁的理解有了一个革命性的飞跃,其中以詹姆斯.麦克斯韦（James Maxwell）的成就为代表.电和磁两种现象曾被认为毫不相关,直到奥斯特（Oersted）和安培（Ampere）证明电能产生磁；法拉弟（Faraday）和亨利（Henry）证明磁能产生电.现在我们知道电和磁的关系是如此紧密,以致于当物理学家对自然力进行列表时,常常将电和磁视为一件事. 麦克斯韦的成就在于将当时所有已知的电磁知识集中于四个方程中： （如果你没有上过理解这些方程所必需的三到四个学期的微积分课程,那么就坐下来看它们几分钟,欣赏一下其中的美吧） 麦克斯韦方程对于我们的重要意义在于,它除了将所有人们已知的电磁知识加以描述以外,还揭示了一些人们不知道的事情.例如：构成这些方程的电磁场可以以振动波的形式在空间传播.当麦克斯韦计算了这些波的速度后,他发现它们都等于光速.这并非巧合,麦克斯韦（方程）揭示出光是一种电磁波. 我们应记住的一个重要的事情是：光速直接从描述所有电磁场的麦克斯韦方程推导而来. 现在我们回到爱因斯坦. 爱因斯坦的第一个假设是所有惯性参照系中的物理规律相同.他的第二假设是简单地将此原则推广到电和磁的规律中.这就是,如果麦克斯韦假设是自然界的一种规律,那么它（和它的推论）都必须在所有惯性系中成立.这些推论中的一个就是爱因斯坦的第二假设：光在所有惯性系中速度相同 爱因斯坦的第一假设看上去非常合理,他的第二假设延续了第一假设的合理性.但为什么它看上去并不合理呢? 火车上的试验 为了说明爱因斯坦第二假的合理性,让我们来看一下下面这副火车上的图画. 火车以每秒100,000,000米/秒的速度运行,Dave站在车上,Nolan站在铁路旁的地面上.Dave用手中的电筒“发射”光子. 光子相对于Dave以每秒300,000,000米/秒的速度运行,Dave以100,000,000米/秒的速度相对于Nolan运动.因此我们得出光子相对于Nolan的速度为400,000,000米/秒. 问题出现了：这与爱因斯坦的第二假设不符!爱因斯坦说光相对于Nolan参照系的速度必需和Dave参照系中的光速完全相同,即300,000,000米/秒.那么我们的“常识感觉”和爱因斯坦的假设那一个错了呢? 好,许多科学家的试验（结果）支持了爱因斯坦的假设,因此我们也假定爱因斯坦是对的,并帮大家找出常识相对论的错误之处. 记得吗?将速度相加的决定来得十分简单.一秒钟后,光子已移动到Dave前300,000,000米处,而Dave已经移动到Nolan前100,000,000米处.其间的距离不是400,000,000米只有两种可能： 1、 相对于Dave的300,000,000米距离对于Nolan来说并非也是300,000,000米 2、 对Dave而言的一秒钟和对Nolan而言的一秒钟不同 尽管听起来很奇怪,但两者实际上都是正确的. 爱因斯坦第二假设 时间和空间 我们得出一个自相矛盾的结论.我们用来将速度从一个参照系转换到另一个参照系的“常识相对论”和爱因斯坦的“光在所有惯性系中速度相同”的假设相抵触.只有在两种情况下爱因斯坦的假设才是正确的：要么距离相对于两个惯性系不同,要么时间相对于两个惯性系不同. 实际上,两者都对.第一种效果被称作“长度收缩”,第二种效果被称作“时间膨胀”. 长度收缩： 长度收缩有时被称作洛伦茨（Lorentz）或洛伦茨－弗里茨格拉德（FritzGerald）收缩.在爱因斯坦之前,洛伦茨和弗里茨格拉德就求出了用来描述（长度）收缩的数学公式.但爱因斯坦意识到了它的重大意义并将其植入完整的相对论中.这个原理是： 参照系中运动物体的长度比其静止时的长度要短下面用图形说明以便于理 上部图形是尺子在参照系中处于静止状态.一个静止物体在其参照系中的长度被称作他的“正确长度”.一个码尺的正确长度是一码.下部图中尺子在运动.用更长、更准确的话来讲：我们相对于某参照系,发现它（尺子）在运动.长度收缩原理指出在此参照系中运动的尺子要短一些. 这种收缩并非幻觉.当尺子从我们身边经过时,任何精确的试验都表明其长度比静止时要短.尺子并非看上去短了,它的确短了!然而,它只在其运动方向上收缩.下部图中尺子是水平运动的,因此它的水平方向变短.你可能已经注意到,两图中垂直方向的长度是一样的. 时间膨胀： 所谓的时间膨胀效应与长度收缩很相似,它是这样进行的： 某一参照系中的两个事件,它们发生在不同地点时的时间间隔 总比同样两个事件发生在相同地点的时间间隔长. 这更加难懂,我们仍然用图例加以说明： 图中两个闹钟都可以用于测量第一个闹钟从A点运动到B点所花费的时间.然而两个闹钟给出的结果并不相同.我们可以这样思考：我们所提到的两个事件分别是“闹钟离开A点”和“闹钟到达B点”.在我们的参照系中,这两个事件在不同的地点发生（A和B）.然而,让我们以上半图中闹钟自身的参照系观察这件事情.从这个角度看,上半图中的闹钟是静止的（所有的物体相对于其自身都是静止的）,而刻有A和B点的线条从右向左移动.因此“离开A点”和“到达B点”着两件事情都发生在同一地点!（上半图中闹钟所测量的时间称为“正确时间”）按照前面提到的观点,下半图中闹钟所记录的时间将比上半图中闹钟从A到B所记录的时间更长. 此原理的一个较为简单但不太精确的陈述是：运动的钟比静止的钟走得更慢.最著名的关于时间膨胀的假说通常被成为双生子佯谬.假设有一对双胞胎哈瑞和玛丽,玛丽登上一艘快速飞离地球的飞船（为了使效果明显,飞船必须以接近光速运动）,并且很快就返回来.我们可以将两个人的身体视为一架用年龄计算时间流逝的钟.因为玛丽运动得很快,因此她的“钟”比哈瑞的“钟”走得慢.结果是,当玛丽返回地球的时候,她将比哈瑞更年轻.年轻多少要看她以多快的速度走了多远. 时间膨胀并非是个疯狂的想法,它已经为实验所证实.最好的例子涉及到一种称为介子的亚原子粒子.一个介子衰变需要多少时间已经被非常精确地测量过.无论怎样,已经观测到一个以接近光速运动的介子比一个静止或缓慢运动的介子的寿命要长.这就是相对论效应.从运动的介子自身来看,它并没有存在更长的时间.这是因为从它自身的角度看它是静止的；只有从相对于实验室的角度看该介子,我们才会发现其寿命被“延长”或“缩短”了.? 应该加上一句：已经有很多很多的实验证实了相对论的这个推论.（相对论的）其他推论我们以后才能加以证实.我的观点是,尽管我们把相对论称作一种“理论”,但不要误认为相对论有待于证实,它（实际上）是非常完备的. 伽玛参数（γ） 现在你可能会奇怪：为什么你在日常生活中从未注意到过长度收缩和时间膨胀效应?例如根据刚才我所说的,如果你驱车从俄荷马城到勘萨斯城再返回,那么当你到家的时候,你应该重新对表.因为当你驾车的时候,你的表应该比在你家里处于静止状态的表走得慢.如果到家的时候你的表现时是3点正,那么你家里的表都应该显示一个晚一点的时间.为什么你从未发现过这种情况呢? 答案是：这种效应显著与否依赖于你运动速度的快慢.而你运动得非常慢（你可能认为你的车开得很快,但这对于相对论来说,是极慢的）.长度收缩和时间膨胀的效果只有当你以接近光速运动的时候才能注意到.而光速约合186,300英里/秒（或3亿米/秒）.在数学上,相对论效应通常用一个系数加以描述,物理学家通常用希腊字母γ加以表示.这个系数依赖于物体运动的速度.例如,如果一根米尺（正确长度为1米）快速地从我们面前飞过,则它相对于我们的参照系的长度是1/γ米.如果一个钟从A点运动到B点要3秒钟,那么相对于我们的参照系,这个过程持续3/γ秒. 为了理解现实中为什么我们没有注意到相对论效应,让我们看一下（关于）γ的公式： 这里的关键是分母中的v2/c2.v是我们所讨论的物体的运动速度,c是光速.因为任何正常尺寸物体的速度远小于光速,所以v/c非常小；当我们将其平方后（所得的结果）就更小了.因此对于所有实际生活中通常尺寸的物体而言,γ的值就是1.所以对于普通的速度,我们通过乘除运算后得到的长度和时间没有变化.为了说明此事,下面有一个对应于不同速度的γ值表.（其中）最后一列是米尺在此速度运动时的长度（即1/γ米）. 第一列中c仍旧表示光速..9c等于光速的十分之九.为了便于参照举个例子：“土星五号”火箭的飞行速度大约是25,000英里/小时.你看,对于任何合理的速度,γ几乎就是1.因此长度和时间几乎没有变化.在生活中,相对论效应只是发生在科幻小说（其中的飞船远比“土星五号”快得多）和微观物理学中（电子和质子常被加速到非常接近光速的速度）.在从芝加哥飞往丹佛的路上,这种效应是不会显现出来的. 宇宙执法者的历险 宇宙执法者AD在A行星上被邪恶的EN博士所擒.EN博士给AD喝了一杯13小时后发作的毒酒,并告诉AD解药在距此40,000,000,000公里远的B行星上.AD得知此情况后立即乘上其0.95倍光速的星际飞船飞往B星,那么： AD能即使到达B星并取得解药吗? 我们做如下的计算： A、B两行星之间的距离为40,000,000,000公里.飞船的速度是1,025,000,000公里/小时.把这两个数相除,我们得到从A行星到B行星需要39小时. 那么AD必死无疑. 等一下!这只对于站在A行星上的人而言.由于毒药在AD的体内是要经过新陈代谢（才能发作）的,我们必须从AD的参照系出发研究这一问题.我们可以用两种方法做这件事情,它们将得到相同的结论. 1. 设想一个大尺子从A行星一致延伸到B行星.这个尺子有40,000,000,000公里长.然而,从AD的角度而言,这个尺子以接近光速飞过他身边.我们已经知道这样的物体会发生长度收缩现象.在AD的参照系中,从A行星到B行星的距离以参数γ在收缩.在95％的光速下,γ的值大约等于3.2.因此AD认为这段路程只有12,500,000,000公里远（400亿除以3.2）.我们用此距离除以AD的速度,得到12.2小时,AD将提前将近1小时到达B行星! 2. A行星上的观察者会发现AD到达B需要花费大约39小时时间.然而,这是一个膨胀后的时间.我们知道AD的“钟”以参数γ（3.2）变慢.为了计算AD参照系中的时间,我们再用39小时除以3.2,得到12.2小时.（也）给AD剩下了大约1小时（这很好,因为这给了AD20分钟时间离开飞船,另外20分钟去寻找解药）. AD将生还并继续与邪恶战斗. 如果对上文中我的描述加以仔细研究,你会发现许多似是而非,非常微妙的东西.当你深入地思考它的时候,一般你最终将提出这样一个问题：“等一下,在AD的参照系中,EN的钟表走得更慢了,因此在AD的参照系中,宇宙旅行应花费更长的时间,而不是更短... 如果你对这个问题感兴趣或者觉得困惑,你可能应该看一下后文《宇宙执法者的历险——微妙的时间》.或者你可以相信我所说的话“如果你把所有的因果都弄清楚,那么所有（这些）都是正确的”并跳到《质量和能量》一章. 宇宙执法者的历险——微妙的时间 好,这就是我们刚刚看到的.我们已经发现在AD相对于EN参照系旅行中的时间膨胀.在EN参照系中,AD是运动的,因此AD的钟走得慢.结果是在此次飞行中EN的钟走了39小时,而AD的钟走了12小时.这常常使人们产生这样的问题： 相对于AD的系,EN是运动的,因此EN的钟应该走得慢.因此当AD到达B行星的时候,他的钟走的时间比EN的长.谁对?长还是短? 好问题.当你问这个问题的时候,我知道你已经开始进入情况了.在开始解释之前,我必须声明在前文所叙述的事情都是对的.在我所描述的情况下,AD可以及时拿到解药.现在让我们来解释这个徉谬.这与我尚未提及的“同时性”有关.相对论的一个推论是：同一参照系中的两个同时（但不同地点）发生的事件相对于另一个参照系不同时发生. 让我们来研究一些同时发生的事件. 首先,让我们假设EN和AD在AD离开A行星时同时按下秒表.按照EN的表,这趟B行星之旅将花费39小时.换言之,EN的表在AD到达B行星时读数为39小时.因为时间膨胀,AD的表与此同时读数为12.2小时.即,以下三件事情是同时发生的： 1、 EN的表读数为39 2、 AD到达B行星 3、 AD的表读数为12.2 这些事件在EN的参照系中是同时发生的. 现在在AD的参照系中,上述三个事件不可能同时发生.更进一步,因为我们知道EN的表一定以参数γ减慢（此处γ大约为3.2）,我们可以计算出当AD的表读数为12.2小时的时候,EN的表的读数为12.2/3.2＝3.8小时.因此在AD的系中,这些事情是同时发生的： 1、 AD到达B行星 2、 AD的钟的读数为1.2 3、 EN的钟的读数为3.2 前两项在两个系中都是相同的,因为它们在同一地点——B行星发生.两个同一地点发生的事件要么同时发生,要么不同时发生,在这里,参照系不起作用. 从另一个角度看待此问题可能会对你有所帮助.你所感兴趣的事件是从AD离开A行星到AD到达B行星.一个重要的提示：AD在两个事件中都存在.也就是说,在AD的参照系中,这两个事件在同一地点发生.由此,AD参照系的事件被称作“正确时间”,所有其他系中的时间都将比此系中的更长（参见时间膨胀原理）.不管怎样,如果你对AD历险中的时间膨胀感到迷惑,希望这可以使之澄清一些.如果你原本不糊涂,那么希望你现在也不. 质量和能量 除了长度收缩和时间膨胀以外,相对论还有许多推论.其中最著名、最重要的是关于能量的. 能量有许多状态.任何运动的物体都因其自身的运动而具有物理学家所谓的“动能”.动能的大小和物体的运动速度及质量有关.（“质量”非常类似于“重量”,但并不完全相同）放在架子上的物体具有“引力势能”.因为如果架子被移掉,它就（由于引力）具有获得动能的可能. 热也是一种形式的能,其最终可以归结于组成物质的原子和分子的动能,此外还有许多其他形式的能. 把上述现象都和能量联系起来的原因,即它们之间的联系,是能量守恒定律.这个定律是说,如果我们把宇宙中全部的能量都加起来（我们可以用象焦耳或千瓦时这样的单位定量地描述能量）,其总量永不改变.此即,能量从不会产生或消灭,尽管它们可以从一种形态转化为另一种形态.例如,汽车是一种可以将（在引擎的汽缸中的）热能转化为（汽车运动的）动能的设备；灯泡（可以）将电能转化为光能（这又是两种能的形式）. 爱因斯坦在他的相对论中发现了能量的另一种形式,有时被称作“静能量”.我已经指出一个运动物体由于其运动而具有了能量.但爱因斯坦发现,同样一个物体在其静止不动的时候同样具有能量.物体内静能量的数量依赖于其质量,并以公式E＝mc2给出. 由于光速是如此之大的一个数,一个典型物体的静能量与其所具有的其他类型的能量根本不可相提并论.但这并不重要,因为日常生活中物体的静能量就是保持“安静”的状态,并且不会被转化成我们可以注意到的其他形式的能,如热能或动能.在核电站、原子武器和太阳中有相对很少一部分静质量被转化为其他形式的能,但对于大多数情况而言,静能量通常不会被注意到. 一个物体的动能和静能量的总和也可以用数学公式非常容易地表述如下： E＝mc2γ 注意,在日常的速度中,γ大约等于1.因此静、动能量之和近似等于单一的静能量.换句话说,在日常速度中,静能比动能大得多.然而,当速度非常接近光速时,γ可以比1大很多（静能量只与物体的质量有关,而与其运动与否无关）.这对于在芝加哥附近的费米实验室和瑞士边界的CERN实验室中（使用）粒子加速器的物理学家来说非常重要. 光速极限 在读AD历险记中,你可能注意到AD的速度几乎是,但并不等于光速.这似乎有很充分的理由：远低于光速的速度相对论效应不显著.然而实际情况是超光速在物理学中是不可能的. 我会告诉你这是为什么.假想AD奋力想将他的飞船加速到光速.好,我们已经知道物质的能量与γ参数成比例,这在相对论计算中太普遍了.但你现在也会知道当物体的运动速度等于光速时,γ参数将变为无穷大.因此,为了让AD的飞船加速到光速,他将需要无穷大的能量.这显然是不可能的.因此尽管对于一个物体可以以多么接近光速的速度运动并无限制,但任何有质量的物体都不可能达到光速.实际上,没有质量的物质必须以光速运动,在此我不想讨论其原因.唯一的一种没有质量的物质是光（被称作“光子”）,或许还有中微子（不久前已经证实,中微子有质量.译者） 还有其他物体不能朝光速运动的原因.其中之一与“因果性”有关.假设我投出一个垒球并打碎了一扇窗户,那么“我投出球”就是“窗户被击碎”的原因.如果超光速是可能的,那么一定会有某种参照系,其中“窗户被击碎”先于“我投出球”发生.这导致各种逻辑冲突（特别是当窗户已经碎了之后又有人截获了飞行中的球,阻止了窗户被击碎!）因此我们将物体能超光速运行这种可能性排除了.更进一步,因果性排除的不仅是朝光速运动,更排除了任何超光速通讯. 光速,就我们所知而言,是一道不可逾越的障碍. 如果你和我一样是个科幻迷,这将是一个坏消息.几乎可以肯定,在除地球之外的太阳系中不存在有智慧的生命.然而恒星间的距离太远了!我们即使以光速运行,到达最近的恒星也要花上4年时间.所以没有比光快的交通手段,将很可能无法在银河系中游荡并与异型文明相遇,为争夺银河系的帝位而站,等等. 另一方面,由于长度收缩,或许情况并非那样令人绝望.假设你登上一条飞船,以接近光速飞往10光年以外的一颗恒星.从地球的参照系看来,这个旅行将持续10年.然而对于这次旅行中的乘客而言,长度缩短了.因此这个旅行只用了不到10年的时间.并且飞船飞行得越接近光速,（相对于地球和恒星的）长度收缩得也越多（你也可以从时间膨胀的角度考虑这个问题）. 为了说明这点,这里有一个表,标明以不同的速度到达不同目的地所需要的时间.让我解释一下它们的含义： 首先,为了能产生显著的长度缩短,我们必须非常接近光速.因此我假设在旅行中飞船可以产生一个稳定的加速度.这也就是说,飞船内的人将感受到一个连续的加速度.例如,前半程以1g（g为地球的重力加速度.译者）加速,后半程以1g减速. 第二列以光年为单位给出了地球距离我们目的地的距离（一光年是光在一年内传播的距离,大约是6万亿英里）.我加入了三种不同加速度的计算,一种较小,另一种较大；剩下的一种与地球的重力加速度相等.加速度为2g的旅行可能会非常不舒服,因此或许你根本不用再考虑所有比这更大的速度. 第四列列出了最大速度（在中点处,当飞船正要转入减速运动时）与光速的比值.最后两列给出了旅行所需要的时间.首先以地球为参照系,然后以飞船为参照系.其中的差别很重要.我的意思是,如果说你乘飞船以2g的加速度飞往猎户座,在你到达猎户座之前要在飞船上渡过6.8年的时间.（尽管距离很远,但“飞船时间”增加得非常慢.这是因为距离越大,在开始减速前你越能接近光速飞行,因此你得到的长度收缩越多!）但当你到达那里的时候,地球上已经过500多年了.你到达猎户座后所发出的任何信息都将在500年后到达地球,回信也是如此.因此如果人类有一天能漫步在银河系之中,不同居住点之间将处于隔绝状态.地球上的人不可能以任何常规方式同猎户座附近的人交谈. 为建造一艘可以像这样无限加速的飞船,现在看来有无穷的技术困难.这些困难可能会被证实是不可克服的,那么我们就只能在幻想的空间遨游；但如果它们是可以克服的,并且如果我们人类可以活得足够长以克服它们,那么我刚才所描述的正是依据狭义相对论的理论上（可行的）远程宇宙旅行. 当然,许多科幻小说仍然加入了超光速飞行.但它们也常常不得不在其中引入一些奇怪的概念,如：“（时空）扭曲”、“超时空”.最终的情况是：就我们今天所知的时、空而言,超光速飞行是不可能的.但如果你喜欢,你总可以寄希望于某种时空的“窗口”或一个全新的,允许物体超光速运动的物理分枝被发现. 那样,我们就可以着手建立一个大银河帝国了! 广义相对论—— 一个极其不可思议的世界 广义相对论的基本概念解释： 在开始阅读本短文并了解广义相对论的关键特点之前,我们必须假定一件事情：狭义相对论是正确的.这也就是说,广义相对论是基于狭义相对论的.如果后者被证明是错误的,整个理论的大厦都将垮塌. 为了理解广义相对论,我们必须明确质量在经典力学中是如何定义的. 质量的两种不同表述： 首先,让我们思考一下质量在日常生活中代表什么.“它是重量”?事实上,我们认为质量是某种可称量的东西,正如我们是这样度量它的：我们把需要测出其质量的物体放在一架天平上.我们这样做是利用了质量的什么性质呢?是地球和被测物体相互吸引的事实.这种质量被称作“引力质量”.我们称它为“引力的”是因为它决定了宇宙中所有星星和恒星的运行：地球和太阳间的引力质量驱使地球围绕后者作近乎圆形的环绕运动. 现在,试着在一个平面上推你的汽车.你不能否认你的汽车强烈地反抗着你要给它的加速度.这是因为你的汽车有一个非常大的质量.移动轻的物体要比移动重的物体轻松.质量也可以用另一种方式定义：“它反抗加速度”.这种质量被称作“惯性质量”. 因此我们得出这个结论：我们可以用两种方法度量质量.要么我们称它的重量（非常简单）,要么我们测量它对加速度的抵抗（使用牛顿定律）. 人们做了许多实验以测量同一物体的惯性质量和引力质量.所有的实验结果都得出同一结论：惯性质量等于引力质量. 牛顿自己意识到这种质量的等同性是由某种他的理论不能够解释的原因引起的.但他认为这一结果是一种简单的巧合.与此相反,爱因斯坦发现这种等同性中存在着一条取代牛顿理论的通道. 日常经验验证了这一等同性：两个物体（一轻一重）会以相同的速度“下落”.然而重的物体受到的地球引力比轻的大.那么为什么它不会“落”得更快呢?因为它对加速度的抵抗更强.结论是,?/ca>
1。我只学过狭义相对论，其实在不同的惯性参考系之中时间的流逝是没有区别的，也就是说在不同的参考系之中时间流逝速度没有区别。2。速度也是一个相对概念，对于不同的惯性参考系速度应该用洛伦兹变换来求。u'=dx'/dt'=u-v/(1-v*u/C2)(u就是研究对象在S参照系中的速度，v就是S'参照系相对于S系的速度，u'是研究对象向对于S'系中的速度) 3。对于同时同地发生的事情在...}