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时空穿梭:物体运动的相对论效应与光速极限

时间:2023-07-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:狭义相对论时空图假设你坐在一架朝正南飞行的飞机上,飞行员进行航道矫正后,飞机转为朝西南方向飞行。当你移动时,你在时间上的移动便部分转移为空间上的移动。根据狭义相对论,一个物体时间运动的速度加上空间运动的速度正好等于光速,光速已经是速度的极限,无法打破。对于运动中的物体,时间必然会慢下来,否则时空运动的总速度就会超过光速。相对论效应也适用于空间运动,即便是低速的空间运动也是如此。

时空穿梭:物体运动的相对论效应与光速极限

狭义相对论时空图

假设你坐在一架朝正南飞行的飞机上,飞行员进行航道矫正后,飞机转为朝西南方向飞行。现在,飞机虽然仍然朝南飞,但因为还要往西飞,所以它的速度不如之前快。这与时空有什么关系呢?

牛顿物理学认为穿越时间与穿越空间是两件完全不同的事,但爱因斯坦不这么认为,他认为两者密不可分。如果你是静止的,那么你在空间中是不移动的,这时你通过时间在时空中移动。当你移动时,你在时间上的移动便部分转移为空间上的移动。飞机转变航道后,它的部分速度用于带它向南飞,部分速度用于带它向西飞,它的整体速度就会降低。同理,当你移动时,之前的时间运动就会有一部分用于空间运动,你整体的时间运动速度也会降低。(www.xing528.com)

因为光速是恒定的,若要让两个相对运动的观察者得出同样的光速,这两个人对于时间和空间的测量必定是不同的。根据狭义相对论,一个物体时间运动的速度加上空间运动的速度正好等于光速,光速已经是速度的极限,无法打破。对于运动中的物体,时间必然会慢下来,否则时空运动的总速度就会超过光速。在光速下,所有的时空运动都变成了完全的空间运动,因为根本不会再有多余的速度留给时间运动。这就是光子在宇宙中转瞬即逝的原因。

运动速度越接近光速,相对论效应对时间的影响就越大。相对论效应也适用于空间运动,即便是低速的空间运动也是如此。原子钟实验显示,随飞机飞行的时钟比地上的时钟慢几千万分之一秒,这个差距虽然很小,但却与相对论预测完全吻合。

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