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    来源:wukong  [  教育资讯中心   ]  责编:王强  |  侵权/违法举报

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    用户回答1:

    这类似于一个非常有意思的思想实验——双生子佯谬。故事是这样的(参见漫画),假设有一对双胞胎兄弟,一个人待在地球上;另一个人则当了宇航员,以很高的速度在宇宙航行。

    地球上过了几十年,宇航员回来了。但他却发现,地球上的兄弟比自己老了很多。

    用狭义相对论解释,就是因为「尺缩钟慢」的效应。从地球上观测,宇航员的时钟走的更慢了。但这里如果从宇航员的视角看,地球上的钟也走的更慢了,所以应当是地球上的兄弟更年轻——这就引发了一个矛盾,用相同的原理,得到似非而是的悖论,这就是「佯谬」。

    要解决这个佯谬,需要引入广义相对论。在广义相对论的体系下,宇航员由于要加速飞船,其产生的等效重力也会弯曲时空,使得飞船内的时间变慢。这时候,这个「钟慢」效应就是绝对的,而非相对的了。所谓佯谬也被解决了。

    回到题主的问题上,首先纠正一点,就是在现在的理论体系下,有质量的物体无法加速到光速,所以我们可以假设其速度接近光速。

    那么答案就是,你会觉得地球的变化超乎想象。毕竟你在飞船里可能只有几年,地球上可能就过了几十、上百年里。

    用户回答2:

    根据爱因斯坦相对论,以光速飞行时间会变慢,我们以光速离开地球一天再飞回来,我们在飞船上时间只过了一天,而地球已经过了整整十几年,弟妹都已变老,而我只过了一天。

    那为什么速度越快,时间越慢?因为空间和时间是相互关联的,空间和时间是一体的,是能够变形的网格结构,称为时空。最早发现这一现象的是伟大科学家爱因斯坦先生,曾经他坐在一辆巴士上,在回头看着瑞士伯尼最著名钟塔的时候,他就在想如果这辆巴士车以接近光速远离钟塔结果会怎样?他突然发现,当自己坐的这辆巴士以接近光速远离钟塔时,从钟塔上射下来的光似乎无法追上他。这一突然的觉悟,有了爱因斯坦著名理论狭义相对论理论的诞生。也就是说在空间里物体运动速度越快,时间过的也就越慢。

    这一理论在后来影响了整个科学界的理论发展,在1971年,物理学家哈菲尔与基廷做了个实验,他们将高度精确的原子钟放在飞机上绕着地球飞行,然后将飞机上读到的时间与放在地面上完全一样的时钟做对比,飞机上的时间流逝的比地面实验室的慢,结果进一步证实了爱因斯坦相对论。物体运动的速度越快,时间流逝的越慢,有科学数据表明,物体运动速度若达到光速的一半,时间约慢13%。

    要想变的比同龄人年轻,我们是不是都应该运动起来,多奔跑、多爬山,有人是不是会想多乘飞机,但是这样的变化是微乎其微的。

    很显然,如果我们以接近光的速度离开地球一天,回到地球会发现以前的亲朋好友都变老了,自己的儿女都已长大成人,地球上的亲人们足足期盼了我们十来年,而我只感觉在飞船上度过了一天。也许以这样的方式,可以让我们有生之年看到未来的样子,但失去的是对亲人的陪伴。

    用户回答3:

    从题目中可以得知,一个人驾驶飞船以光速离开了地球,离开地球一天的时间。

    速度已经知道为光速c,关键是时间,这个时间是相对于哪个参考系的呢?

    “离开地球一天再飞回来”,从字面意思上可以知道,这个时间参考系是飞船驾驶者,譬如驾驶者在飞船内部摆放一个原子钟,或者是其它计数一天时间的东西,当然这个一天是地球上的一天,这个不能变。

    飞船驾驶员兴致勃勃的开着飞船远去了,以光的速度。恰好飞够一天了,此时他的位置在距离地球2592000万公里处,那么,他在驾驶飞船兴高采烈的飞回来,同样还是用掉了一个地球日。

    当他回到地球时,他眼前的事物让他眼睛一亮,完全的不敢相信,哟,怎么回事?

    地球上竟然已经不住人了?奇了怪了,人类跑哪儿去了?我不是才离开2天吗?

    不过,他认为的一天可不是地球人认为的一天,如果存在一个高级永生观察者的话,他看到的飞船驾驶员好像比乌龟还慢,上个厕所都得需要花费上百年、上千年的。让人大跌眼镜。

    飞船驾驶员又说了,我上个厕所明明只用了十分钟而已啊,这他就搞不明白了,时间在不同的地方难道还不一样了吗?

    是的,不一样,比如你可以围绕黑洞附近运转,那么那边的时间就会很慢,太阳附近的时间流速要比地球周围慢,同样站在高山脚下,时间流速要比站在平原上来得慢,只是差别微小,人感觉不到而已。

    此外还有速度可以影响时间流逝的快慢,你飞得越快,时间越慢,当接近光速时,时间几乎静止,当达到光速时,时间停止不流逝。

    但并不代表着你可以长生不老(在别人眼里,你是长生不老,自己眼里不是,一切照旧),你感受到的时间流逝无差别,你还是你,身体按照常理衰老着,只不过的是,你处在这个空间内与外面截然不同,就像独立开来的两个世界,当你出来时,会发现世界已经大变样,而你很惊讶,不要惊讶,一切尽在科学的掌握之中。

    所以,生命在于运动,跑得愈快,时间流逝就愈慢,虽然效果非常非常非常不明显,但总感觉自己比别人年轻了0.0000000000000000000000000000000000001毫秒。

    用户回答4:

    施郁

    (复旦大学物理学系教授)

    首先,先要交代这个“一天”是哪一个参照系上的时间,如果是地球上的时间,那地球上就是过了一天。 想必题主的意思是离开地球的人(或者东西)的时间,如果是称作宇宙飞船,就是宇宙飞船上的时间是1天。

    其次,要说明是什么东西以光速离开地球。只有没有质量的粒子才能以光速运动。题主的意思应该是某个旅客乘坐宇宙飞船。那么,对不起,你的飞船永远也达不到光速!

    好吧,飞船的速度也许可以达到光速的数量级,我们假设是光速的a倍吧(a小于1)。

    第三,你需要回来,所以你不可能以光速一直离开地球。为了简单起见,我们假设从地球上看来,你一半时间离开地球,一般时间返回地区。 中间需要掉转方向,我们可以假设需要的时间可以忽略。

    这里就有个时间膨胀的问题。 在静止坐标系上观察,运动物体的时间变长了,或者说膨胀了。如果运动速度是光速的a倍,运动物体在自己的参照系开来经历了时间T,那么在静止参照系看来,时间是T乘以洛伦兹因子。这个洛伦兹因子是(1-a^2)^{-1/2}, 这里符号^代表幂次,也就是说是1减去a的平方,然后开方,然后取倒数。

    因为来回速度一样,所以在地球上看来,来回时间一样。在宇宙飞船上来看呢?好在因为来回速度一样,来回的洛伦兹因子也一样,所以在宇宙飞船上来开,来回时间也一样,那么也就是各半天。

    由此得到,飞船上经过一天的来回,地球上经过的时间是:

    (1-a^2)^{-1/2}天!

    飞船速度越接近光速,也就是说a接近于1,这个时间越长。

    用户回答5:

    如果你真的是以光速飞行,不要谈地球,怕是宇宙都重启多少次了,哈哈,开个玩笑。首先对于有静止质量的物体来说,达到光速是不被允许的,最理想的状态只能是无限逼近光速,这一点在狭义相对论关于质速度关系,说的很明白。

    下面我们就单纯的从狭义相对论出发,这个飞船一直以匀速——99.9999%的光速运动(这里设光速为30万公里每秒),并且飞出去再折返的过程都是瞬时完成的。按照下面的时间与速度的关系式:

    其中小t就是飞船飞出去的一天时间,大T就是地球在此期间流逝的时间。

    可以算出,以99.9999%光速飞行一天,地球上已经流逝了707天,差不多快两年时间了。

    我们看出,速度越是接近光速,地球时间会流逝的越快。

    • 50%光速,时间是原来的1.155倍
    • 60%光速,时间是原来的1.25倍
    • 80%光速,就是1.67倍
    • 90%光速,就是2.3倍
    • 99%光速,就是7倍


    如果速度无限逼近光速,那么时间会变化的更加剧烈。好在飞船并没有那么强大持续的动力,能提速那么高。

    祝工作顺利~期待您的点评!

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    用户回答6:

    如果是以题目所说的以光速飞行,就我个人而言,这个问题是没有答案的。

    想象很美好,现实是无论如何我们都不可能以光速飞行,如果非要达到这一目的,那么就只有变成光,是不是很不可思议?而如果真的以光速飞行,那么时间对于你来说已经没有意义了,简单的来说时间对于你来说是静止的,无论是一个小时、一天或者是一个月一年都没有区别。当然这一天如果是以地球上的一天计量,那么地球上的一天过去了当然就是一天过去了,一天会有什么不同呢?如果以你的时间量度,那么很显然具体地球上过去了多少年也没有结论。

    既然光速不可达到,不妨假设接近光速飞行。我想这个一天一定是对于飞行器上的人来说吧,在这种情况下,他的一天相当于地球的多少天取决于他的速度,速度越接近光速,地球上过去的时间越长。打个比方,一个宇航员以光速的99%飞行,一天之后回到地球,那么地球上的时间过去了多久呢?答案是地球上过去了约7天的时间,如果速度进一步接近光速,那么这个数字也会更大。如果无限接近的话,恐怕一天之后宇航员回来时会发现已经物是人非了吧。

    正如我们古人所说的一样:“洞中方一日,世上已千年?!蔽颐蔷;崴的掣龊阈蔷嗬胛颐嵌嘣抖嘣?,光用了多少年的时间才从那边传播到地球,可能这样很容易让人搞混,认为这个时间对于光来说也是一样。就像你开着车以100㎞/h的速度到一百公里外的地方,你知道这个时间是一小时,以此类推光走一光年的距离需要一年,这句话没有错,但是这个时间是你的时间而不是光的时间,对于光来说,时间概念已经不复存在。

    用户回答7:

    要达到题主这个要求,我们就不得不请出超人了,他是少数几个可以达到并超越光速飞行的人。以目前人类的理论任何有静止质量的物体都不能达到光速。所以只能进行一次幻想的实验,超人就是这次实验的主角,在老超人电影里,超人就曾经不顾上帝的警告绕地球超音速飞行,使时间倒流只为救他车祸遇难的女友。

    如果要超人认真的以光速飞出地球,首先要考虑的是地球能否承受这一冲击力,超人一光速一拳的能量大约相当于三千颗广岛原子弹的能量??上攵似鸱墒焙蚨逡唤乓酝贫浯锏焦馑俚哪芰抗兰埔倜鸬粢桓龉?。

    为了达到能够回到地球的条件,超人必须微调其速度,保证时间倒流和正向流动的时间基本抵消只一个自然天。否则飞出去再回来地球已经今非昔比也没有啥讨论的意义了。这时候超人飞了一天打算降落,又以同样的冲击力进入大气层,点燃了天空,并在地上自造了另一个大坑。一去一回,地球出现俩巨大的深坑。这就是结论??赡芑够嵛⒌鞯厍虻墓斓酪菜挡欢?。

    综上所述,为了地球的生灵,还是希望超人别没事干光速老跑来跑去吧。

    希望我的答案可以帮助到你,也欢迎各位留言与我讨论。

    用户回答8:

    这个题目脑洞开得有点大。咱们就权当趣味讨论。毕竟,对于光速旅行这样子的事情,我们人类目前为止还是以推理和猜想为主。想要实现,可预见的将来都根本没有可能性。

    以光的速度离开地球一天再飞回来,地球会发生什么?

    这句话不是很严谨有歧义,如果这个一天是我们从地球上的人感觉到的一天的话,这个出去旅行的人,无非就是去了一个很遥远的地方又回来了而已,并不会给地球带来什么变化。从地球上反射出去的光,随时都在做题主想象中的事情,而我们的生活并没有任何影响。就算有一个人这么出去了,也不会对地球造成什么影响。也就是说,即使存在光速旅行这回事,对于不处于那个体系内的事物应该不会有影响。

    当然,我估计题主说的大概不是这个意思。应该是指从光速离开的人,按他的角度看,过了一天,回到地球上会怎样?因为大家都听说,根据相对论,以光速飞行,时间是静止的??墒鞘奔淙绻仓沽?,那怎么还有一天时间呢?所以,这个题目无解啊。


    为了便于讨论展开,我们把题目改成非常接近光速离开,也就是说,时间接近于静止了。至于怎么实现这个速度,人为什么能承受短时间之内加速到那个程度等原因暂且不考虑。就是有一个人用接近光速的速度离开地球,进行接近光速的旅行。这个时候,从我们地球人的角度来看就像一束光离开了地球,我们并不会有什么不同。但是对于光速旅行的这个人而言,他的时间会比我们的慢得多。他离开了一天,回到地球上,大概就是物是人非了吧。嗯,时间快慢是相对的,在我们所处的时空内是一回事,把一个人放入了光速移动的体系内,那就是另外一回事了。但是二者互不影响。

    因此,就算有一个用光速旅行了一天再回来,地球不会因为这件事情本身变得怎么样,只不过可能是他回来一看,地球已经过了一个世纪了。至于到底过了多久,要看他的旅行速度有多接近光速了。

    用户回答9:

    这个问题好像没有说清楚,以光的速度离开地球一天,再飞回来,如果飞回来的时候也是光速,那么也是花一天时间就回到地球了,也就是你才离开地球两天,地球会发生什么,你自己想想吧!

    但是,如果你回来的时候是以飞机回来的,那么,光速是30万千米每秒,一天时间总共出去的距离是259.2亿千米,如果你乘坐的是地球上最快的飞机,由北美航空所承制开发的火箭动力实验机北美X-15,最高速度为6.85马赫,也就是7274千米/小时,那么大概需要406年,你才能回来,那到时地球上的变化可大了。

    用户回答10:

    谢邀。相对论孰是孰非,请看我的证词。证词分两大部分,有高中物理基础,大体能读懂。

    第一部分:狭义相对论的问题。

    可信之一:若测量仪在高速运动,测量读数是相对测量值,要折换成绝对测量值。

    良心警告:相对测量值只是一种参照系效应,纯属数学游戏的幻觉。

    爱因斯坦借用洛伦兹的参照系变换因子:γ=1√(1-v2/c2),其中的v是作为参照系的测量仪的速度。例如,原子钟是作为参照系的测量仪。宇宙飞船原子钟读数为t',地球原子钟读数t,有如下关系:t'=γt。

    设相对于绝对参照系的飞船速度v=0.1c,则其原子钟时间读数是:t'=γt=t/√(1-0.12)=t/0.995=1.005t。比地球原子钟时间延长5‰。但是这只是参照系效应,绝对的地球原子钟时间t不会延长。

    与此同时,飞船携带电子秤测量1kg标准砝码,其读数也会增重5‰,这还是参照系效应。当飞船返回地球,依然是绝对的1kg标准砝码。

    那么,对于测量值,我们是选择绝对参照系的还是相对参照系的呢?读者自有答案。

    再一举例。质子是极其稳定的粒子,其质量也是极其稳定的。现在有一台质子加速器,把质子加速到0.99c,若质子果真能携带一个原子钟,γ=1/√(1-0.992)=2.27。原子钟时间读数t'=γt=2.27t,同时,质量增重到m'=2.27m。

    这也是参照系效应,绝对真实的质子并未增重,只不过是它的动能很大而已,一旦这个动能完全发散了,质子就立即恢复到原初状态。

    显然,所谓的钟慢尺缩质增效应纯属数学游戏,我们必须换算到绝对测量值t=t'/γ,我们只需考虑动能增量ΔEk=?m(Δv)2就行,不必大费周折。

    可信之二:真空光速不变原理。

    这也不是爱因斯坦的发现。真空光速来自麦克斯韦方程组的衍生公式:c=1/√(ε0μ0),其中,ε0是真空场的介电常数,μ0是真空场的磁导率常数,皆由实验测得。既然二者是常数,那么光速c就是不变的常数,这才是真正的光速不变原理。

    特别提示:分析c=1/√(ε0μ0)这个公式,光速常数只是真空场的一个固有的特性参数,与电磁辐射或引力辐射毫无关系。

    我的设想:根据量子场论的场量子逻辑,真空场含有大量的量子漩涡场(虚粒子),简称漩涡子,它们以光速自旋且无序震荡。

    当漩涡子受到电磁振荡的激发,就会像一石激起千层浪一样,就会相互依次推涌,形成一圈圈的波阵面,这就是电磁波的传播机制,与机械波的传播机制,逻辑上完全一致。

    试想,一个小小的萤火虫,以极小的细胞电池为代价就可以发射若有神助的光速,不是漩涡子固有自旋光速在作祟,那又是什么呢?

    最大质疑:质能守恒方程E=mc2。

    严重后果:质能方程,把质量与能量混为一谈,否定质量守恒定律。把动能与质增效应混为一谈,否定能量守恒定律。造成物理学与化学上概念混乱。

    其一,质能方程在数理逻辑上不自洽。质能方程的推导分两个阶段。第一段是微分部分,引用的动力学公式,是以绝对参照系为基准。第二段的积分部分,是以相对参照系为基准。

    最后得出的公式,说有一个绝对参照系下的静质量m,还有一个相对参照系下的动质量m'。

    可是爱因斯坦早已否定绝对时空参照系,出尔反尔,却又偷用绝对参照系,说同一公式同时适用两个参照系,这显然违背同一律。无非是在搞数学游戏。

    其二,光子是不可能静止的,否则就不是光子??墒怯刑嗟陌舷颜?,大肆鼓吹光子有静质量m=0。请问,光子的“静”怎么静法,怎么测量?即使有,那么动质量m'=γm,而m=0,那么m'=???,皮之不存毛将焉附?

    其三,有人说根据E=hν, E=m'c2,有m'=hν/c2。其中光子的频率ν千变万化,即光子的动质量是无法确定的。

    请问①:若伽玛光子频率是1e23Hz,其动质量m'=6.63e-34×1e23/9e16=7.4e-28kg≈0.44个质子,有这么重的光子么?

    请问②:若电磁波频率1e7Hz,其光子动质量m'=7.4e-62kg,有这么轻的光子么?

    请问③:这些动质量,究竟以什么参照系为测量基准?若有,参照系的运动速度v=?

    请问④:这些动质量,在理论物理上有何意义?如果废弃,有何弊端?

    其四,结合电动力学c=1/√(ε0μ0)、粒子物理、量子场论,在绝对参照系下,粒子总能量E=自旋角动能+绕旋角动能=引力势能Ep+震荡动能Ek,即:E=Ep+Ek=mc2+?mv2。其中,

    引力势能与质量m对应,例如,电子势能Ep=mc2=0.505MeV,与电子质量m=9.1e-31kg,mc2与m是内在对应的,可等效代换。

    震荡动能与温度T对应,可按热力学原理写成:mv2=3kT,v是粒子的平均震荡速度。

    因为粒子势能总是常量即质量守恒,因此,能量守恒其实就是动能守恒,即:ΔΣEk=0。

    附带两句句:①“质量亏损”的说法不成立,在此省略500字。②“自旋非自转”的说法不成立,过度运用ΔqΔp≥h/4π推出自旋=137c不成立,在此省略500字。

    第二部分:广义相对论的问题。

    症结之一:否定经典动力学的绝对时空参照系,就视同否定万有引力定律F=GMm/R2,因为这个实验公式的测量基准是绝对参照系。光速c=1/√(ε0μ0)的测量基准也是绝对参照系。但是在广义相对论的引力场方程中,却引用了引力常数G与光速常数c。

    症结之二:广义相对论引力场方程左边的纯几何时空张量的动机是主观臆断。爱因斯坦借用马赫原理:牛顿的绝对时空不存在,物体周围的时空是受宇宙所有天体引力的综合作用。爱因斯坦把这样的“马赫时空”设想为“弯曲时空”,这个弯曲时空的张量场R()项,与物体的能量动量张量场T()项,相互抗衡。

    马赫原理是违背物理思维的。以“地球系+太阳系+银河系”三体问题为例。当我们在研究地球系统内的一个物体m的动力学状态时只需考虑地球对m的作用,不必考虑太阳系而更不必考虑银河系对m的作用,系统外的影响微乎其微,根本不值一提。马赫竟然扯到全宇宙,绝对不可能测量,更不可思议。

    症结之三:与此同时,最致命的是,他否定宇宙真空场张量Λg()项,这与他坚信迈克尔逊莫雷实验否定以太而光的传播无需介质的理念一脉相承。量子场论已证明宇宙真空场有零点能,卡西米尔效应已证明机械震荡可使真空场产生电磁波。

    症结之四:爱因斯坦也是人,他未必正确领会到“参照系与存在性无关”的本质。不管选择绝对参照系,还是选择相对参照系,都要依据作为参照系的测量仪所在位置与运动状态。因此,参照系纯属测量技术基准问题,与时空的绝对存在或相对存在毫无关系。站在不同的参照系,会有等效表述的不同的测量值。

    但是,只有绝对参照系是唯一简洁的,其坐标原点是(0,0,0,0),而相对参照系有无数个,其坐标原点是(x/t,y/t,z/t,t),若坐标系是弯曲的,将非常复杂而无法求解,而且最终还得回归到绝对参照系。因此,绝对参照系是参照系的参照系,是绝对智慧的参照系。

    牛顿的动力学体系,迄今百试不爽,我替牛顿与麦克斯韦鸣不平。爱因斯坦早已作古,把理论物理搞得乌烟瘴气,错不在他,而在后人为了某种私利或不求甚解,拉大旗作虎皮,过度消费了他。

    创建于2018.8.11

    用户回答11:

    类似这样的问题已经多次出现,基本上都以光速和“超光速”为背景,讨论所谓的“回到过去”和“时间停止”的情景!

    但事实上这样的讨论没有实力意义,只能是脑洞大开而已。因为无论如何我们都无法达到光速,更别提超越了!

    不过既然是假设,那就一起来畅想吧!

    首先楼主提的问题有歧义,“离开地球一天”并没有指出是哪里的一天,如果指的是地球上的一天,答案很简单,地球上就是过去一天,没什么特别的!

    但这或许不是楼主想要问的,这一天应该是“以光速离开地球的飞船上的一天”!

    根据爱因斯坦狭义相对论,速度越快时间流逝相对就越慢,如果达到光速时间将停止,这种“慢”和“停止”是相对的,比如说你观察一艘以光速飞行的飞船,你会发现飞船上的人的时间将不再就是,上面的一切都处于静止状态!

    而对于飞船上的人来说,他们并不会感觉到时间静止,甚至不会感受到时间的流逝有任何变慢的现象!

    如此一来,不要说离开地球一天,哪怕离开地球一秒钟,对于地球来说都是一样的结果,这个结果是什么呢?

    一切都将不复存在,包括宇宙本身!因为理论上地球上的时间会延续到无限长,延续到永远,没有尽头!

    而这显然是不存在的,一切都将不复存在意味着光速飞行的飞船本身也不能幸免!出现了前后矛盾,悖论出现!之所以会出现悖论,就是刚开始的假设不成立,也就是不能达到光速,只能无限接近!

    所以说,如果想达到光速甚至超越光速,首先必须推翻爱因斯坦的相对论关于时空观的描述,而目前的很多精密实验都证明了的相对论的正确性!

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