作者ipporock (摇滚一步)
看板Physics
标题Re: [问题] 请问相对论中如何确定何者才是相对的高速
时间Sun Apr 24 01:14:36 2011
※ 引述《Cyborg (机械化人)》之铭言:
: 相对论提到双胞胎的兄弟,哥哥在地球,弟弟坐太空船以超高速旅游外太空。
: 五年、十年、二十年之後,弟弟回地球後,发现自己相对於哥哥年轻很多,
: 或是发现地球已经过了不只二十年,而哥哥也早就老死好几年了。
: 但是这好像有个bug:如何确定弟弟真的是属於相对的高速呢?
这个疑问的盲点在於,你没注意到弟弟如何与哥哥比较年龄?
在这个问题中 弟弟待在地球上不动,而哥哥在宇宙航行一段时间後返回地球。
差别就在於哥哥要往反的时候一定会有一个加速度!
因为狭义相对论只讨论惯性座标,所以假设哥哥往返只在一瞬间。(加速度无限大)
因为那一瞬间太短暂就不考虑它的效应,其他时候就符合狭义相对论所讨论的范围
(你才可以不考虑加速度而讨论时间的问题)
弟弟没有感受到任何加速度而哥哥有,所以你可以很有把握的说哥哥在动!
现在考虑另外一种情况:
假设现在弟弟也待在太空船上,以跟哥哥相反的方向运动。
如果双方太空船都没有往返还是可以观察对方的年龄。
就是让双方太空船每隔一年发出一道讯号,藉由接收讯号就可以知道对方的年龄。
假如弟弟感觉过了十年却只收到1道讯号,那他便推测哥哥只长一岁。
这边不一样的地方在於:
没有人的太空船有往返,所以没有人受到加速度,所以双方都"有资格"认为自己静止!
也就是说,同样的情况下哥哥感觉自己过了十年的时候,他也只会收到一道讯号,
所以它也会认为自己过了十年,但弟弟只长了一岁!
也就是说在这样一个真正的惯性系统,你没有办法判断谁才静止、谁再动。
每个惯性座标的观察者都认为自己才是静止,所以不同观察者对同一个事件
会有不同的描述,但都是对的!
假如此时有一个惯性座标下的外星人,对哥哥和弟弟的太空船又有不一样的速度。
那它看到的又会是另外一种情况。
但也因为你无法判对谁才是真正的静止。
所以结论就是哥哥、弟弟、外星人所讲的都是对的!(是说它们所讲的对各自而言都是对的)
有兴趣的话可以参考:爱因斯坦的时空观
这本书只讨论时空观,数学能力只要会加减乘除就可以。
对我来说帮助很大。
抱歉排版有点乱...
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