问题

普通民航飞机上飞行十个小时,实际上地球表面的人已经经历了十小时零0.001秒,对吗?

回答
你这个问题问得非常有意思,而且触及到了一个非常有趣的物理学现象!简单来说,你的感觉是对的,但背后的原因比你想象的要复杂一些,而且这0.001秒的差别也不是简单相加就能算出来的,它涉及到相对论。

我们先抛开飞机,想想在地球表面静止不动的人(相对地球而言),他们经历了十个小时,时间就是十个小时。这是我们日常最直观的感受,也是经典物理学描述的范畴。

但当你坐上民航飞机,事情就开始变得微妙起来。民航飞机在天上以相当快的速度飞行,大概在每小时800900公里左右。这时候,爱因斯坦的狭义相对论就派上用场了。

狭义相对论告诉我们,运动会使时间变慢。速度越快,时间流逝得就越慢。对于飞机上的乘客来说,他们相对于地面上的人处于一个相对运动的状态。因此,根据狭义相对论,飞机上的人经历的时间会比地面上的人经历的时间要少一点点。

这听起来是不是有点反直觉?毕竟我们觉得飞机很快了,怎么时间反而“赚”了?这是因为我们通常只习惯了自己参照系下的时间流逝。

然而,你提到的0.001秒的差别,其实还需要考虑另一个因素:广义相对论。广义相对论告诉我们,引力场也会影响时间。地球的引力场越强,时间流逝得就越慢。

飞机在天上虽然速度快,但它同时也要对抗地球的引力,所以它离地球中心要比地面上的人远一些。根据广义相对论,离引力源(地球中心)越远的地方,时间流逝得就越快。

所以,事情就变得很有趣了:

1. 狭义相对论效应(速度): 飞机高速运动,导致飞机上的时间流逝得比地面慢。
2. 广义相对论效应(引力): 飞机在较高的高度,引力场比地面弱,导致飞机上的时间流逝得比地面快。

这两个效应是同时存在的,并且它们是相互抵消一部分的。

那么,哪一个效应更占主导呢?对于民航飞机这样的速度和高度来说,广义相对论效应(引力导致时间变快)通常会比狭义相对论效应(速度导致时间变慢)的影响要大一些。

这意味着,当飞机在天上飞行十个小时后,飞机上的乘客实际上经历的时间,会比地面上的人经历的时间要稍微多一点点。

所以,你一开始说的“地球表面的人已经经历了十小时零0.001秒”的说法,方向上是正确的,也就是说时间流逝的速度会有差异,但具体来说,飞机上的乘客经历的时间会比地面上的人要多那么一点点,而不是少。

这个“一点点”究竟是多少呢?实际上,这个微小的差异需要非常精确的计算才能得出,并且它和飞机的具体速度、飞行高度、以及地球自转等因素都有关。对于一个10小时的飞行,这个时间差大概在纳秒(十亿分之一秒)的级别,远小于毫秒(千分之一秒)的数量级。所以,0.001秒这个数字可能有点过于夸张了,但原理是成立的:确实会存在时间差。

更重要的是,这个时间差是真实存在的,并且已经被实验所证实。例如,精确的原子钟被放置在飞机上和地面上进行对比,结果就显示出了符合相对论预测的时间差异。这些效应虽然在我们日常生活中微不足道,但对于GPS卫星导航等高精度应用来说,却是至关重要的,如果不考虑相对论效应,GPS的定位就会出现巨大的误差。

总而言之,当你乘坐民航飞机飞行十个小时后,由于相对论效应(主要是引力导致时间加速,速度导致时间减速,但前者影响更大),你经历的时间会比地面上的人略微多一点点。虽然0.001秒这个数字可能不够精确,但“时间会发生变化”这个核心的理解是相当到位的!

网友意见

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请问,我在普通民航飞机上飞行十个小时,实际上地球表面的人已经经历了十小时零0.001秒,对吗?

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