為什麼接近光速時間會變慢
㈠ 為什麼接近光速時間會變慢公式和原理
狹義相對論的結論之一是時間隨著速度的增大而減緩
即Δt'=γΔt 式中Δt'是在靜止參照系中Δt的時間間隔在v速度下的新時間間隔。
式中 γ=[1-(v/c)^2]^(-1/2) 可以看出時間隨著速度的增大而減緩,當v→c時,時間間隔無限接近無限
根據狹義相對論2條假設
1:光速不變即任意參照系中測得光速都為c
2:參照系平權(狹義相對論指任意慣性參照系所得物理規律相同)
此外還有一些基本性質比如時空各向同性(時空各個方向性質相同)
現s參照系發出一束光,s'參照系相對於s參照系速度為v向正方向運動
根據假設2並規定 γ使得
s參照系光在t時刻的坐標x= γ(x'+vt') 1
同理s'光的坐標x'= γ(x-vt) 2
(y是坐標變換量)
根據光速不變有x=ct,x'=ct'
將1 2相 乘並代入x,x'的表達式
則 γ=[1-(v/c)^2]^(-1/2)
把2 帶入1 得到t'=γt+(1-γ^2)x/γv
代入x=ct則t'=γt
即Δt'=γΔt
㈡ 為什麼飛船接近光速的時候時間會變慢
1、這是相對論的內容
2、運動的尺子會變短,速率越快,變短的越明顯
3、運動的時間會變慢,速率越快,變慢的越明顯
4、越接近光速,變慢的就越厲害
㈢ 為什麼運動接近光速後時間會變慢
在這里時間只是針對於觀測者才有意義的東西,對於同一個事件不同的觀測者觀測它經歷的時間不同,不允許討論「究竟哪一個觀測者觀測該事件的經歷時間更長」以及「時間到底變沒變慢」,這樣的問題是在牛頓體系的時空觀下才有意義,既然承認了相對論,那麼上述這兩個問題是不允許問的,因為沒意義~~~ 所以結論就是,時間的流逝速率相對於被觀測的對象自己而已沒有改變,只是它的時間流逝速率相對於其它觀測者而言變慢了~~
麻煩採納,謝謝!
㈣ 為什麼速度接近光速後時間會變慢
這里存在一個定義錯位。對於一般人來說,他們所謂的速度其實就是路程除以時間得到的那個量就叫做速度,我們根本不去考慮光速什麼的,畢竟我們的生活每天就是,談談戀愛,打打lol。而在物理學家的定義裡面,因為要考慮接近光速的超高速運動,定義的速度的計算是根據光速來算出來的,不是我們通常所講的那個速度公式。那個速度除以時間得到的速度是一個簡化版,而詳細版的公式裡面,那個速度不論怎麼算,最大值就是光速。當然,為什麼要那麼算,因為只有那麼算,才能自圓其說,如果不那麼算,漏洞太多。當然現在也有很多人提出質疑(有科學工作者,也有迷信工作者,想出名的,想證明自己的,想沒事找刺撓的,總之很多人啦)都在說什麼超越光速,然而,這並沒有什麼用。大家普遍還是比較認可這個不可超越光速的說法。這只是一個說法,你如果是有愛因斯坦那麼多閑工夫,你也可以去定義一個你的速度定義。然後你要想辦法讓你的理論自圓其說。這個答案你滿意否?
㈤ 接近光速時間為什麼會變慢
查看愛因斯坦的相對論
㈥ 為什麼接近光速時間變慢
首先你必須知道速度與物體的質量成反比,與物體的長度成正比~~~
那麼也就是說如果一個物體速度足夠快,他的質量就會足夠輕~~如果他與光速相等,他的質量將等於0~~~
知道這些後,你還需要知道E=MC2~~~
通過這個公式,當一個物體的質量越輕,他所攜帶的能量就越少~~如果他質量等於0,他將完全沒有任何能量~~~~
拿人來說吧,一個人,沒有任何能量,不吸收任何能量,也不放出任何能量,那麼這個人將停止新陳代謝,停止生長~~~那麼對於他來說,就等於永遠停留在這一刻~~~用任何東西舉例用以上方法解釋皆成立~~~~~~~~
理論上說物體超過光速,質量為負,能量也為負~~~將可以回到過去~~不過現在提出最多的回到過去理論還是平行宇宙理論~~~~~~~~~~~
㈦ 為什麼速度達到或接近光速時間就會變慢
相對論是關於物質運動與時間空間關系的理論。它是現代物理學的理論基礎之一。相對論是本世紀初由愛因斯坦等在總結實驗事實(如邁克耳孫莫雷實驗)的基礎上所建立和發展。在這以前,人們根據經典時空觀(集中表現為伽利略變換)解釋光的傳播等問題時,導致一系列尖銳的矛盾。相對論針對這些問題,建立了物理學中新的時空現和高速物體的運動規律,對以後物理學的發展有重大作用。相對論分為狹義相對論和廣義相對論兩大部分。1905年建立的狹義相對論的基本原理:(1)在任何慣性參考系中,自然規律都相同,稱為相對性原理。(2)在任何慣性系中,真空光速c都相同,即光速不變原理。由此得出時間和空間各量從一個慣性系變換到另一慣性系時,應該滿足洛倫茲變換,而不是滿足伽利略變換。並由此推出許多重要結論,例如:①兩事件發生的先後或是否「同時」,在不同參照系看來是不同的(但因果律仍然成立)。②量度物體的長度時,將測到運動物體在其運動方向上的長度要比靜止時縮短。與此相似,量度時間進程時,將看到運動的時鍾要比靜止的時鍾進行得慢。③物體質量m隨速度v的增加而增大,其關系為
m0為靜止時的質量,稱為靜止質量。④任何物體的速度不能超過光速c。⑤物體的質量m與能量E之間滿足質能關系式E=mc2。以上結論與目前的實驗事實符合,但只有在高速運動時,效應才顯著。在通常的情況下,相對論效應極其微小,因此經典力學可認為是相對論力學在低速情況下的近似。在1916年又建立了廣義相對論,其基本原理:(1)廣義相對論原理,即自然定律在任何參考系中都可以表示為相同數學形式。(2)等價原理,即在一個小體積范圍內的萬有引力和某一加速系統中的慣性力相互等效。按照上述的原理,萬有引力的產生是由於物質的存在和一定的分布狀況使時間空間性質變得不均勻(所謂時空彎曲);並由此建立了引力場理論;而狹義相對論則是廣義相對論在引力場很弱時的特殊情況。從廣義相對論可以導出一些重要結論,如水星近日點的進動規律;光線在引力場中發生彎曲;較強的引力場中時鍾較慢(或引力場中的光譜線向紅端移動)等。這些結論和後來的觀測結果基本上相符合。近年來,通過測量雷達波在太陽引力場中往返傳播在時間上的延遲,以更高的精密度證實了廣義相對論的結論。相對論,具有重要的歷史意義,但許多問題仍有待研究。
㈧ 為什麼人在接近光速的飛船里會感到時間變慢
《科學世界》:眾說時間旅行
本刊第9期《時間機器何時啟程》一文中留下3個問題,讀者對這些問題表現出了極大的興趣,並積極參與討論:到平行宇宙去旅行,成立一家時間旅行社;利用閃電的能量,或變成電磁幽靈。他們認為,這樣就可以解決往返穿梭於過去和未來可能引起的悖論了。在等待科學家保羅·戴維斯設計的機器帶我們去未來旅行的同時,讓我們先看一看讀者們異想天開的想法吧!
關於第一個問題:坐飛機變年輕
運用所提到的公式,可以得出:每一秒里可以賺得15×10-14秒。時間確實短得很!一個人乘飛機不間斷地旅行一整年,時間才會慢約5微秒。
這個問題許多讀者都算出來了。可以想像在通常情況下,每天以我們所能達到的最快的速度旅行,一生也年輕不了多少。
關於第二個問題:回到未來
對於在過去時間中的旅行,保羅·戴維斯提供的解答依據是蟲洞,大部分讀者認為這種設想非常新穎。但是,不可能利用一個蟲洞到它被製造出來之前的時間中去旅行。如果我們今天建造一個蟲洞,兩端之間時間跨度相差100年,那麼一個世紀之後,有人就可以回到2003年來旅行。
技術問題
許多讀者同意這樣的想法:到未來旅行是可能的,之所以沒能成行只是由於一些技術細節問題。有讀者說:「不可能有『未來人』闖進來,因為時間機器不可能回到它還未問世時的時代。」也有人認為:「到過去旅行的人無法再回到未來,因為無論過去還是現在人們還無法到時間中旅行,這樣旅行者就無法回到他的時代了。」
有讀者明確地表示,「我們現在沒有時間機器,未來的旅行家也就沒有這么一站,他們就無法拜訪我們。」
還有人認為存在著我們被時間旅行家光顧的可能性,「不過只有當我們將來在時間中旅行時才會知道。」
有人覺得,這個問題更加深刻:「用戴維斯構想的時間機器,我們只能到達過去的信息還未到達的一個點,而不是信息發出的源頭!因此,後世根本不可能與信息源相互影響,我們不會遇上過去的『他』。」
有人認為,只有不折返的未來旅行才是可能的,所以「我們能夠遇到兩類時間旅行家:地球上的時間旅行家和地外時間旅行家,但僅限來自過去的旅行家。」如果由於技術問題我們沒能遇到第一批旅行者,那麼對於第二批來說,可能會產生另外一個問題:「既然他們造出時間機器是為了前往未來,也許和我們的文明存在著差距,而且他們的文明程度要高出許多,那這種努力就不值了。」
要是「汽油」耗完了怎麼辦
針對到未來旅行,戴維斯提出的問題之一是能源。有讀者認為這是個無法克服的障礙,「只要稍加計算,我就知道,如果利用氫作為飛船的推進劑,那麼用量幾乎是1立方公里。」
不過有人對於降低成本的可能性比較樂觀:「為什麼不利用閃電或颶風的能量?」
我們不知道保羅·戴維斯是怎麼想的,不過我們應該問一問拿什麼容器來盛下這些能量!
是瘋狂還是……
「不知道會不會有人因為說自己來自未來而被送進了精神病院,而我的疑慮是就算有來自未來的時間旅行家,他會不會說實話呢?」有人在信中這樣說道,「如果有一天有人敲我們的門,說他是我們的後代,我們中有誰會相信呢?」
還有人也有同樣的看法:「也許我們現在已經有未來的旅行者了,而我們沒有發現。那我們該如何區分呢?就算是他說他來自未來,又有誰會相信呢?」
有人想得更遠:「我們設想自己就是時間旅行者,我們來到1930年。如果我們這么對人說話,他們會把我們當成瘋子,把我們關進瘋人院的!」
要瘋一起瘋
有讀者更有想像力:我們不妨想像一下,在遙遠的將來,時空旅行成了家常便飯。到那時,需要一家世界級的旅行社為我們安排一切。
「旅行社得分成兩個具體的小組。一部分人搞行政,負責公關宣傳和策劃,另一組負責陪同科學家們和其他旅遊團,不讓未來的居民與他們過去的親戚或其他什麼人接觸。」
有人想到了法律問題:「要有不幹涉原則,避免時間旅行者被人認出來。」
有人提醒人們要謹慎:「時間旅行者要有預防措施,不要與要去的時間完全混淆起來。比如,一位時間旅行者決定要去中世紀,那他就要准備一身騎士盔甲,學點騎士風度,而且還要很健談。」
有讀者天真地認為,要有一些規則以避免冒失的時間旅行者干擾到他們正在訪問的時代。「我覺得應當採取措施防止可能出現的干擾,避免通過較短的旅行與其他人見面。或許只需勸說過去的科學界設法避免旅行者們與其祖先直接接觸。」
悲觀人士
假如時間旅行不可能呢?不是因為技術問題,而是過去所處的是一個和我們的宇宙平行的宇宙。有人對此很信服,認為,「如果有人想要作時間旅行,巨大的磁場變形會令他記憶盡失。」還有讀者認為時間旅行是不可能的。如果承認悖論,那就意味著不存在一個真實的宇宙,也就談不上有科學理性的秩序。有人認為沒有那麼復雜吧,「宇宙的每一時刻中的所有東西都以絕對意義的現在時存在著。沒有任何時間旅行!」
平行的宇宙
斯蒂芬·霍金提出的平行宇宙構想吸引了許多讀者。有讀者認為,「來自未來的旅行者只能進到一個平行宇宙的過去或現在,不會影響到我們的現在」。有的讀者的想法更有趣:「一旦我們遇到自己的後代,自然力就會把我們甩入一個平行的宇宙,和旅行者一起離開我們的『拷貝』 。」
有人這樣認為:「任何去過去旅行的人都會干擾歷史,最終進入一個平行的宇宙,而不是我們的宇宙。」
有人提出一種解答,認為時間旅行者「會經歷一種分子層面的轉變,使之變成一種電磁幽靈,無法影響肉體和其他任何東西。」
有人雖不太相信時間旅行的可能性,但被這一理論深深吸引了:「我們的宇宙可能是無窮無盡的宇宙中無數個概然性變體之一,每一個都有自己的歷史和生命。」
像電影一樣
過去被描繪成不可磨滅的,所以是不能改動的。這是一些人的觀點:「為什麼我們要改變現狀和修正過去的錯誤呢?我們只不過是旅遊。」假如我們用膠片一張一張地把一個人的一生記錄下來,那這部影片就是這個人的過去,是不能改變的,因為那是記錄下來的。
有人也用膠片解釋了在逆時間旅行時不可能和過去相互影響:「我們可以看見影片在向後倒,但不能進到膠片(旅行中所到之處)中去。」
關於第三個問題:誰的功勞
大衛·多伊奇(David Deutsch)想出的這個師生悖論是最令人頭疼的。沒有任何內在矛盾,也不知這個消息從何而來。多伊奇本人認為它切中自然的有序理性的要害,堪與永動機的想法相提並論。
有人認為功勞在教授
有讀者認為:「從教授經歷的這一系列事情來看,我們傾向於把它歸功於教授。不過這也許不是發現權問題,一個理論,它的提出的具體方式根本無關緊要,重要是它被提出來。」
有讀者風趣地說,「發現是沒有源頭的,它就這樣存在著並成為宇宙的組成部分。」
也有其他人認為發現權應歸教授:「沒有他的發現,學生就沒有什麼可發表的了。可以說,是他對學生的幫助,使她後來發展與發表了這一解法。」
也有人支持學生
有人認為,這一發現屬於事件發展第一個進程中的女學生。「在教授的時間旅行之後,由於認知過程變了,因此我們不能再把他視為同一人。」有人說,「如果她的大腦里沒有產生這樣的想法,那麼教授永遠也不找到描述這些解法的資料。」
在有些人看來,這是毫無疑問的,因為「返回到過去的惟一目的是把解法教給他的學生,這樣會導致教授的另一個過去」,兩者之間彼此沒有任何影響。
多維旅行
不過,讀者的創造性思維還不止這些。
有人還提出了新的問題。比如有人懷疑「是否存在實際的時間」, 並做出富有哲理的總結:「有時真實會遠遠超越虛幻。最新的物理研究表明,我們生活在一個11甚至更多維度的世界上。那我們為什麼要談論時間旅行而不是維度旅行?而且是在所有的維度!」
多麼有意思的想法!一切還要等專家們造出時間機器。
三個問題
1.在相對論看來,任何移 動都是時間旅行,速度越快,時間旅行效果越明顯。所以,如果我們願意的話,今天我們所有的人都可以進行時間旅行。乘坐普通航班進行的一次飛行就是一次短暫的時間旅行。
實際上,在天空中飛行者的時間過得比坐在家裡的人的時間慢,這種差別雖然人們察覺不到,卻可以測量出來,它隨著速度的加快而增大。
一個人如果乘平均時速為600公里/小時的飛機旅行,那麼他能年輕多少呢?
計算在運動中時間放慢的具體數值可採用以下公式:
其中V為運動物體的實際速度,C為光速。
2.與乘飛機旅行相比,當談到時間旅行時,人們想到的都是在過去或未來的時間中跨出一大步。如果我們確實在建造一台可以讓人在過去時間中旅行的機器的話,為什麼從來沒有人遇到過正在進行未來時間旅行的自己的後裔呢?這是斯蒂芬·霍金提出的一個問題,你們知道該如何回答他嗎?
3.時光飛逝50年,時間旅行已經成了人們司空見慣的事。2050年的一位數學教授受好奇心的驅使前往2060年旅行,在他所在學校的圖書館里,他發現了一個愛因斯坦方程式令人驚奇的解法,這個解法刊登在《科學世界》上,作者是一名年輕的女學生。
對這一發現激動不已的教授回到2050年,尋找那位女學生,結果在一年級的學生中找到了她,教授向她描述了那個方程式的解法。
女學生學會了這個解法,於是把該解法刊登在了《科學世界》上。
教授這一發現的真正來源是什麼?
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「相對論為我們提供了在未來時光中旅行的兩種方法。一個是以高速進行運動,由於這種運動而造成的時間扭曲,狹義相對論對此做出了解釋。如果我們有一艘速度達到光速99.99999%的飛船,就可以在6個月內進入公元3000年。」這種旅行是相對論的結果,它與著名的「雙生子佯謬」有關,也是愛因斯坦理論的一個直接結果。孿生兄弟中的哥哥以接近光速開始其太空旅行,而弟弟留在家裡。哥哥到達10光年以外的目的地之後立即以同樣的速度返航。
對於留在地球上的弟弟來說,時光流逝了20年,也就是哥哥以近光速旅行所花去的時間。但對於旅行中的哥哥來說,時光流逝的速度卻要慢得多。事實上,相對論告訴我們,時間會隨著速度的增加而放慢步伐。對於哥哥來說時間僅僅過去了3年,當他回到地球上時,就會發現自己已經跨進了17年後的未來時光中。
按照這些理論,人們能夠以非常接近光速的速度旅行,但實際上可以達到這么高的速度嗎?
在這方面沒有任何禁區,只是一個成本問題。為了把一個10噸重的負載加速到光速的99.9%,需要使用100億億焦耳,這相當於全人類幾個月的能源生產總量。」
進一步接近每秒30萬公里速度的成本當然會更高。
因此,只要我們擁有必要的資本就可以向未來出發?
「我不排除我們能做到這一點,在太空中有取之不盡用之不竭的能源,只要我們去開發它們。這實際上成了一個政治問題:做出對太空進行必要的技術研究和開發的決定,以便使人類能夠利用宇宙中大量的能源。但是還有另外一個問題:以高速系統進行的時間旅行或許只能進入未來卻沒有辦法回來。事實上,假如我們的超級宇宙飛船到達了公元3000年後再返航,有可能只會在地球的未來時光中又跨出了一大步。」
這是因為時間旅行並不取決於運動的方向,而只取決於它的速度。
可在過去的時光中旅行的可能性引發了一些真正的、令人著迷的、從表面上看又無法解決的矛盾。最簡單的就是:一名時間旅行者回到了過去,殺死了當時還是個女孩的親生母親,可這樣一來,他卻無法出生也就無法完成這個謀殺了。這些矛盾讓因果關系概念陷入困境,建立在因果邏輯關繫上的科學也同樣難以立足。斯蒂芬·霍金以他的「時序保護臆測」給這個問題劃上了一個句號:自然界總會找到一個阻止人們到過去的時光中去旅行的辦法。
保羅·戴維斯則相信隨後的事件可以影響先前的事件,但前提是只有那些沒有因果關系的事件之間才能形成一些閉合的時間線。比如,一位富豪的財富來自於1個世紀前幫助過他曾祖母的施恩者,他乘時光飛船到過去的時光中去尋找這位好心人,在見到曾祖母之後他向對方說明自己是個時間旅行者,為使對方相信,他給曾祖母看了一張他從未來時光帶來的報紙,曾祖母看到了報紙上面的股票價格後開始投資股市並因此而給後代帶來巨大財富,富商終於明白自己就是那位施恩者。這個例子對於戴維斯來說並不是一個問題,但弒母的那位時間旅行者帶來的難題就無法解決了,任何人都不可能殺死自己的先輩。
時間旅行問題專家大衛·多伊奇(David Deutsch)則用量子物量學的一些定律來解答這些矛盾。在亞原子世界裡,量子的不確定性佔主導地位:一個電子撞擊一個質子既可能轉向左邊也可能轉向右邊,其間並無規律可循。在一些物理學家看來,這種不確定性造成了宇宙的多重性,每次一個電子轉向右邊的時候就和一個轉向左邊的電子形成一個新的宇宙。在多伊奇看來,前述的矛盾可以同樣的方式來解決:如果時間旅行者干預了歷史,宇宙就會分成兩個或更多的分支,那個被殺死的母親就會到另一個平行的宇宙里,而不會進入到弒母者歸屬的那個宇宙中。
在下認為,時間旅行時不可能的
㈨ 光速和時間有什麼關系,為什麼越接近光速時間過的越慢
光速是速度的極限,即人類能夠感知到的速度極限。有質量的物體無法加速到速度極限,因為質量會變得無窮大,這里速度與質量的關系可以看成是雙曲線,越接近坐標軸,斜度越低,所以只有沒有質量的物質才能達到光速。如光子,電磁波,磁場等沒有質量的物質。都知道,物質的質量越大,要讓其速度發生改變就需要更大的能量,速度越快,質量越大,越難以改變速度。
人類感知質量的能力是固定的,那麼人在接近光速的時候,無法感知到質量發生了變化,但實際上物質的量會增加,速度會很快,但人類卻覺得速度並不快,實際移動的距離卻大大增加,這種情況就是時間變慢,也可以稱之為時間加速。
㈩ 為什麼飛船接近光速的時候時間會變慢
首先,時間也是物理存在的,不是純粹邏輯的存在。就比如速度就是一個確定的物理量,它是由距離對時間微商得到的。如果時間只是邏輯的存在,那麼速度豈不是也是邏輯存在了呢?如果你想從比較本質的層面上理解時間在物理學世界的意義,又不是很專業的話,建議你看《時間簡史》,裡面對於時間作為類似空間坐標和時間箭頭的討論很到位。
物理學的很多基本定律(牛頓定律,熱力學第二定律,電動力學,量子力學,相對論……)基本都要和時間有關,如果時間只是邏輯存在,那麼討論這么多就沒有意義了。你比如說鍾表,就是用一些物理過程的性質來記錄時間的。這些物理過程有其固有的時間性質,比如單擺,晶體振動等等。它們所具有的穩定的物理周期,就是時間的物理表現之一。而且人類的感知等一切生理活動(感知和思維也是由腦部化學變化決定的)和衰老也是遵循相同的定律的,所以時間這個物理量也對人有效
第二,任何物體只要有速度,時間都會有變化,只是低速時候不明顯而已。已經利用噴氣式飛機和超精密原子鍾進行過驗證實驗,的確在地面上的鍾比飛機上的走的快了一點點。
第三,這部分推導很復雜,牽扯到洛侖茲變換和光速不變原理。但是其實,飛船上的人並沒有感覺到時間有變化,只是飛船上的時間和外界時間比較,就有了差別。
第四,目前的物理學只是發現了這個定律,至於為什麼會有這樣的定律存在在這個宇宙里,我們還不知道。我們現在只能說,就是時間有變化,變化規律是什麼什麼什麼(就是相對論的內容),但我們不知道為什麼它會按照這個規律變化。或許將來有更深層次的理論可以給出,為什麼會按照這個規律變化。也就是說,我們只是發現了相對論,還不知道為什麼相對論是這個樣子。