问题

为什么以接近光速旅行感觉不到时间流逝?

回答
这其实是一个关于光速旅行的一个非常迷人的推论,来源于爱因斯坦的狭义相对论。但要理解为什么“感觉不到时间流逝”,我们得先纠正一下这个说法——时间并不是真的“感觉不到”流逝,而是当你以接近光速旅行时,相较于地球上静止的观察者而言,你的时间流逝得要慢得多。 这种现象叫做“时间膨胀”。

想象一下,你乘坐一艘飞船,启动了强大的引擎,将速度提升到非常非常接近光速。此时,如果你在飞船内部观察,你会发现一切都如常。你的心跳、你的呼吸、你的手表,在你自己的参照系里,时间都是正常流动的。你早上醒来,刷牙洗脸,吃早餐,和船员聊天,这些日常活动对你来说,每一刻都和在地球上时一样。

那为什么人们会说“感觉不到时间流逝”呢?

这是因为和你一起乘坐飞船的同伴,你们所有人都会觉得时间是正常的。你们的生命过程,你们的生物钟,你们在飞船上度过的一分一秒,对你们来说都是真实的、不打折扣的。

真正奇特的地方在于,当你和留在地球上的某个人进行对比时,这个“慢”就显出来了。假设你和你的双胞胎兄弟姐妹约定,当你以接近光速旅行一年后返回地球,看看会发生什么。

在你自己的飞船上,你可能经历了一年的航程,感觉时间过得也还算正常,虽然旅途漫长,但时间本身并没有出现异常。你可能也只觉得一年的时间而已。

但是,当你返回地球时,你会发现一个惊人的事实:你的双胞胎兄弟姐妹,可能已经衰老了许多年!他们可能已经度过了十年、二十年,甚至更长的时间。而你,在他们眼中,可能只是过了一年。

这种时间差异是怎么发生的?

这得从相对论的核心原理说起:

1. 光速不变原理: 这是相对论的基石。无论你是在静止状态还是在以任何速度运动,你测量到的光速都是恒定的,大约是每秒30万公里。这个原理听起来简单,但它却带来了深远的后果。

2. 时间膨胀(Time Dilation): 为了让光速保持不变,无论观察者以何种速度运动,时间本身就必须变得“有弹性”。当一个物体运动速度越快,它所经历的时间相对于一个静止观察者而言就会越慢。这个效应随着速度接近光速而变得越来越显著。

打个比方来理解:

想象一下你带着一个秒表在飞船上,而你的朋友在地球上带着另一个一模一样的秒表。当你的飞船以极高的速度飞行时,为了保证你测量到的光速和你朋友测量到的光速是相同的,飞船上的这个秒表,在地球上朋友看来,会比地球上的秒表走得慢。

用更形象的说法,这就像是宇宙本身为了维持光速的“规则”,而对运动物体的时间进行了“折扣”。你的飞船速度越快,这个“时间折扣”就越大。当你的速度无限接近光速时,你的时间流逝就会无限趋近于零(相对于静止的观察者)。

但请注意,对你而言,时间是“正常”流逝的。 你不会感到身体有什么异样,你也不会觉得时间停止了。你只是因为以极快的速度穿越了空间,从而在时间维度上节省了更多。从你自己的角度看,你和地球上的人都只是遵循各自的“时间流速”。只是你自己的时间流速,相对于地球上的观察者来说,变得非常缓慢。

所以,“感觉不到时间流逝”是一个不太准确的说法。更准确的说法是:当你以接近光速旅行时,你和你同伴的相对时间流逝得非常缓慢,以至于相对于地球上的静止观察者来说,你们经历的时间非常短。 这就像你从一个高速移动的列车上跳下来,尽管你感觉自己是正常的,但地面上的人可能看到你是一个模糊的影子,你对地面的影响似乎比原地不动的人要小得多,只是在时间上,这种“影响”变得特别明显。

总而言之,这是一种宇宙尺度的物理效应,它并没有剥夺你对时间的“感受”,而是以一种非常公平的方式——确保光速恒定——改变了你相对于外界的时间流逝速度。你的“现在”,相对于地球上的“现在”,变得非常不一样了。

网友意见

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洛伦兹变换大法好 !

天灭尺缩钟慢党 几何变换保平安

人在做 天在看 尺缩钟慢留祸患

不懂原理天地灭 参考变换保平安

诚心诚念几何好 洛伦兹来平安保

众生皆是为光来 现世险恶忘前缘

数学本质说真相 教你脱险莫拒绝

早日摆脱尺缩钟慢 早日获得新生

上网搜 洛伦兹变换

有! 真! 相!

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强答一波!实名反对目前所有使用尺缩效应和钟慢效应的答案!

面对这种典型的本征时问题,不用洛伦兹变换或者几何观点下的狭义相对论去解释都是可耻的!

再扯那些过时迂腐而且玄学的尺缩效应和钟慢效应,是要被耻笑的!

狭义相对论重视的是物理定律的协变性,而不是尺缩效应钟慢效应这种表象!

那是培养民科的法宝啊!

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不能翻墙,而且阅读英文对我有点难度……百度百科说的还不错,我就引用了(更新:尴尬的发现百度的图片被吃了,只好自己打公式咯、、)

洛伦兹变换是狭义相对论中两个作相对匀速运动的惯性参考系(SS′)之间的坐标变换。若S系的坐标轴为XYZS′系的坐标轴为X′、Y′和Z′。为了简单,让XYZ轴分别平行于X′、Y′和Z′轴,S′系相对于S系以不变速度v沿X轴的正方向运动,当t=t′ = 0 时,S系和S′系的原点互相重合。同一个物理在S系和S′系中的时空坐标由下列关系式相联系:




式中

;v是两参考系相对运动的速度,c为真空中的光速。
这个关系式称为洛伦兹变换。不同惯性系中的物理定律在洛伦兹变换下数学形式不变,它反映了空间和时间的密切联系,是狭义相对论中最基本的关系。
——百度百科 洛伦兹变换

解释一下,这个洛伦兹变换是狭义相对论两个基本假设直接推导出来的,初中数学水平就可以推导。尺缩钟慢效应都可以由洛伦兹变换推导得出。在考虑两个惯性系时空事件的时候,利用洛仑兹变换可以比较轻松的得到需要的结果。

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题主说的以相对于地球29.9万公里每秒的速度进行,也就是大概0.997倍光速。

我们设地球为参考系,飞船为参考系

有x(地球参考系观察地球与比邻星的距离)=4.2(光年)

v(飞船相对于地球的速度)=0.997c

t(地球参考系观察飞船到达比邻星的时间)=4.2126(年)

带入洛伦兹变换公式,得到

x‘=0(这是显然的,因为以飞船为参考系,飞船一直都是在空间原点上)

t‘(飞船参考系观察到到达比邻星的时间)=0.3255(年)

解毕。

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下面我们从几何观点来解释一下

在闵氏几何中,有是个标量(参考系不变量)

在匀速运动中,公式退化为

其中s是两事件时空间隔

根据题意x=4.2(光年)

t=4.2126(年)

得s=0.3255i(光年),i是虚数单位。是个类时间隔。

在闵氏几何中,量为本征时

它代表时空线本身作为参考系的观者所经历的时间

带入得(年)

这就是飞船上的观者经历的时间。

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还是代公式……但是这些解释远远比尺缩钟慢这种莫名其妙的说法好得多——理由是尺缩钟慢效应中,时间和距离的概念都是被重新解释过的,如果应要解释,只能是强行说理,不知所云。

而洛伦兹变换或者几何观点下的狭义相对论每一步都有严格的数学解释和物理学哲学解释,可以明白地去解释闵氏时空(狭义相对论时空观)背景下的问题。

希望题主不要被一些科普书籍和不知所云的概念迷惑,而是要从数学出发,从本质理解狭义相对论,这样才会解决自己的困惑。

在文章的最后,我引用《奥术神座》的一句话来表明我的态度:

你的眼睛会欺骗你,你的耳朵会欺骗你,你的经验会欺骗你,你的想象力同样会欺骗你。但,数学不会。——《奥术(数)神座》

使用尺缩钟慢效应来解释,就是诱导别人犯被想象力所欺骗的错误,这是培养民科的不二法宝,是教以玄学的第一选择。





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