作者CheLiu (刘彻)
看板ask-why
标题[请益] 光速 时间 年龄
时间Tue Aug 4 15:30:16 2015
请教一个光速跟时间的问题
科普不是很好 真是拍写...><
速度越快 时间就变得越慢
在速度到达光速 则时间停止
那想问一个问题
今天有一个30岁的人以光速前进了一光年
然後再以光速跑了一光年返回地球
那他回到地球时应该是32岁没错吧?
这样子时间的停止是发生在哪个阶段呢?
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 122.147.100.151
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1F：→ buffalobill: 关键字：lorentz factor 08/04 15:41
2F：→ CheLiu: 不好意思 有去找但是也看不太懂 罗伦兹因子要表达的是 08/04 16:09
3F：→ CheLiu: 指光速目前还不可超越吗? 08/04 16:10
後来爬文找到了一篇文章 撷取其中一段话 让我好像有点似懂非懂了
但是近光速行进时会发现时间变慢、长度缩短，那是指「外面人看我」而言。
对在行进中的我，一切都如常，没有什麽改变。
这样是指时间的停止是指相对而言
所以在光速的时候 时间是没有意义的 这句话不就是错的?
※ 编辑: CheLiu (122.147.100.151), 08/04/2015 16:42:51
4F：推 shihpoyen: 是30岁 08/04 16:54
5F：→ shihpoyen: 用光速容易出现问题 下面用0.6倍光速来讨论 对地球上的 08/04 16:56
6F：→ shihpoyen: 人来说太空船花了两年来回 但他们会观察到太空船上的人 08/04 16:57
7F：→ shihpoyen: 时间变慢只过了1.6年 而太空船上的人会觉得自己的时间 08/04 16:58
8F：→ shihpoyen: 一切正常 但他们会发现到目标星球的距离从1.2光年缩短 08/04 16:59
9F：→ shihpoyen: 到0.96光年 所以他们自己会发现自己花了1.6年来回 08/04 17:01
10F：→ shihpoyen: 我把原PO问题中的2光年改成1.2光年了 这样比较好算XD 08/04 17:01
11F：推 shihpoyen: 发现自己打错了应该是「但他们会发现到目标星球的距离 08/04 17:04
12F：→ CheLiu: 假设不考虑天体运动 那距离为什麽会缩短?比时间静止更难 08/04 17:04
13F：→ CheLiu: 解 08/04 17:05
14F：→ shihpoyen: 从0.6光年缩短到0.48光年」才对 08/04 17:05
15F：→ shihpoyen: 相对论里面本来就有长度收缩啊 而且历史上长度收缩的现 08/04 17:06
16F：→ shihpoyen: 象还比时间膨胀早被提出 08/04 17:06
17F：→ CheLiu: 不好意思 再请教一下 去查了一下 长度收缩不是观察物体真 08/04 17:12
18F：→ CheLiu: 缩小 而是观察结果显示变短 那这样再实际航行的状态下 08/04 17:12
19F：推 Ebergies: 因为事实上你不可能不经过加速的阶段到达光速 08/04 17:12
20F：→ CheLiu: 为什麽距离的的确确的缩短? 08/04 17:13
21F：→ CheLiu: 好像越问越多问号XD 08/04 17:13
22F：→ Ebergies: 狭相来说, 你在等速的情况下以光速飞行一年还是经过一年 08/04 17:13
23F：→ CheLiu: 所以我原本的问题 他是32岁没错? 那S大的30岁又不懂了ORZ 08/04 17:16
24F：推 shihpoyen: E大的一年是太空船的一年 不是外界的一年 所以如果太空 08/04 17:20
25F：→ shihpoyen: 船上过了一年的话 对地球上的人来说太空船已经跑到无限 08/04 17:21
26F：→ shihpoyen: 远处了 08/04 17:21
27F：→ shihpoyen: 观察结果显示变短和实际变短基本上是一样的 08/04 17:22
28F：→ shihpoyen: 如果你用所有的方法量到的长度都是变短後的长度的话 代 08/04 17:23
29F：→ CheLiu: 不过我是以跑了一光年来说 所以这样对地球和太空船不一样 08/04 17:24
30F：→ CheLiu: 吗 08/04 17:24
31F：→ shihpoyen: 表那物体所有的物理现象都符合其变短後的长度 那跟实际 08/04 17:24
32F：→ shihpoyen: 变短有差吗？ 08/04 17:24
33F：→ shihpoyen: 是 对地球来说是1光年的话 对0.6光速的太空船来说是0.8 08/04 17:25
34F：→ shihpoyen: 光年 对光速的太空船来说是0光年 08/04 17:25
35F：→ CheLiu: 我觉得我去找本入门的书来看一下好了...不然真的越问越 08/04 17:31
36F：→ CheLiu: 糊涂..... 请问有推荐给新手/物理白痴看的入门书吗XD 08/04 17:31
37F：→ CheLiu: 请问有推荐的吗? 08/04 17:32
38F：推 shihpoyen: 「费曼的六堂Easy相对论」可能可以 感觉满多科普都有提 08/04 17:39
39F：→ shihpoyen: 到相对论的 不过看过的科普书就这本几乎都在讲相对论 08/04 17:40
40F：→ CheLiu: 好的 感谢 去找找 08/04 17:41
41F：→ shihpoyen: 其他我看过有整整一章在讲相对论的就是教科书了XD 08/04 17:41
43F：→ mpcb: 相对论很重要的三个特性:同时性、长度缩短、时间扩张(不用记 08/04 17:44
44F：→ mpcb: 其实都是座标系在速度影响下的结果 要数学就是劳伦兹转换 08/04 17:45
45F：→ mpcb: 如果有兴趣 可以用这些关键字去google 有些示意图可参考 08/04 17:45
46F：→ CheLiu: 好的 我去找看看适合我这种完全新手看的 感谢 08/04 17:46
47F：推 shihpoyen: m大那本我有 印象中还有一本风格很像的XD 08/04 17:47
48F：→ mpcb: 以你提的例子 简答是 太空人还是30岁 08/04 17:47
49F：→ mpcb: 应该是 小气财神的物理梦游记 吧 08/04 17:49
50F：→ mpcb: 这两本都是吉尔摩写的 以故事方式描述物理现象 08/04 17:50
51F：推 shihpoyen: 好像不是 好像是叫「汤X先生的X」 X代表不特定字数 08/04 17:51
52F：→ mpcb: 物理奇遇记：汤普金斯先生的新世界 08/04 17:52
53F：推 Ebergies: 这麽想吧, 假设 A 星距离你 1 光年, 然後 A 星以光速向 08/04 17:52
54F：→ shihpoyen: 找到了 是「物理奇遇记：汤普金斯先生的新世界」 08/04 17:53
55F：→ Ebergies: 你移动, 试问你要多久才能到达 A 星上? 08/04 17:53
56F：→ shihpoyen: 啊 m大先提了XD 08/04 17:53
57F：→ shihpoyen: 一年 但对A星上的人来说是0年 08/04 17:54
58F：→ mpcb: 对静止座标而言都是1年 对移动座标而言<1年 08/04 17:55
59F：推 Ebergies: 那第二个问题, 你以光速向 A 星移动, 那你要多久会到 A? 08/04 17:55
60F：→ Ebergies: 第三个问题, 你怎麽知道是你在动还是 A 星在动? 08/04 17:56
61F：推 shihpoyen: 第二个问题：0年 第三个问题：谁在动不重要，反正只要 08/04 17:57
62F：→ shihpoyen: 我没有加速度，对我而言，我就是静止的 08/04 17:57
63F：→ CheLiu: 现在进入了似懂非懂的状态下，好像可以懂，现在卡在如果 08/04 18:00
64F：→ CheLiu: 是30岁的话 那他跑了两光年的这段路上 他的生理时钟也是 08/04 18:01
65F：→ CheLiu: 吗? 如果有停止才算时间静止吗? 08/04 18:02
66F：推 Ebergies: 没有加速度不代表就是静止的... 08/04 18:02
67F：→ mpcb: 光速的太空船上的时钟还没跳下一秒 太空船就会到任何一地 08/04 18:03
68F：推 shihpoyen: 简单来说 E大的问题都是从第三者的角度出发的 只是问题 08/04 18:04
69F：→ mpcb: 所以对於光速移动的物体 时间是无意义的 08/04 18:04
70F：→ shihpoyen: 一当中第三者和题目中的「你」没有相对速度 而问题二当 08/04 18:05
71F：→ shihpoyen: 中第三者和A星没有相对速度 所以第一题和第二题的座标 08/04 18:06
72F：→ shihpoyen: 系根本就不同 测量到不同的时间很合理 并不矛盾 08/04 18:06
74F：推 Ebergies: 测量的座标系都是 "你" 怎麽会没有矛盾... 只因为有没有 08/04 18:07
75F：→ mpcb: 假设我们做个时钟 以光在两面镜子中上下移动一次为1秒 08/04 18:07
76F：→ Ebergies: 第三者跟你一起飞就会改变你到 A 星所感受的时间 08/04 18:07
77F：→ Ebergies: 这难道不是一件很奇怪的事吗 08/04 18:08
78F：→ mpcb: 当这个时钟在太空船上 和外面的观测者会看到什麽状况 08/04 18:08
79F：→ shihpoyen: 对观察者而言只有相对速度是可观察的 没有加速度的话 08/04 18:08
80F：→ mpcb: 在太空船上 太空人看到的是光上下移动一次 所以是1秒 08/04 18:08
81F：→ shihpoyen: 对观察者来说自己就是静止的 08/04 18:08
82F：→ mpcb: 但是在外面的人看到的光 会因为太空船的移动 所以走的是斜线 08/04 18:09
83F：→ Ebergies: 所以自己是静止的情况下, 为什麽有没有第三者会改变你对 08/04 18:09
84F：→ Ebergies: 时间的感受呢? 08/04 18:09
85F：→ mpcb: 因此对於外面观测者而言 太空人说的1秒其实是很多秒 08/04 18:09
86F：→ Ebergies: 无论是第一个问题或第二个问题, 自己看自己都应该是静止 08/04 18:10
87F：→ mpcb: 如果太空船是光速的话 外面的人永远看不到光线移动到另一端 08/04 18:10
88F：→ mpcb: 所以对於光速移动的太空船而言 他的1秒是外界无限多秒 08/04 18:11
89F：→ mpcb: 时间也就无意义了 08/04 18:11
90F：→ Ebergies: 先说结论, 会影响时间的流速, 能够让两个对时过的时钟最 08/04 18:12
91F：→ mpcb: 一、二题是一样的 三是观测者是否知悉在加速座标的问题 08/04 18:12
92F：→ Ebergies: 後回到同一个座标系, 发生时间不同的情况 08/04 18:12
93F：→ Ebergies: 只有在广相的情况下才会发生 08/04 18:12
94F：推 shihpoyen: 有没有第三者不重要 他只是我提出来帮助理解的角色而已 08/04 18:13
95F：→ Ebergies: 所以 1, 2 的问题为何答案不同? 08/04 18:13
96F：→ mpcb: 一、二题会有差异就像是双生子悖论中 谁是离开的那个? 08/04 18:14
97F：→ shihpoyen: 「我」在问题一看到的是一光年外的星球以光速向我靠近 08/04 18:14
98F：→ mpcb: 一、二题的答案是一样的啊 都是0秒 08/04 18:15
99F：→ shihpoyen: 而我在问题二中看到的是A星在0光年处以光速向我靠近 08/04 18:15
100F：推 Ebergies: mpcb: 那麽你是如何测出光速是多快的... 08/04 18:16
101F：→ shihpoyen: 问题一是1年 问题二是0年 08/04 18:16
102F：→ Ebergies: 所有的光都以光速前进, 那理论上所有的光到达你 08/04 18:16
103F：→ mpcb: 测光速和一二题无关 一二题可以用同时性解决 08/04 18:16
104F：→ Ebergies: 你的感受应该都是 0 秒 08/04 18:17
105F：→ mpcb: 在所有的惯性座标下 光都以光速移动 08/04 18:18
106F：推 shihpoyen: E大的问题一、二与双生子悖论基本上没什麽关系 08/04 18:20
107F：→ mpcb: 有 双子生悖论中 两个观测者都是以相同速度远离对方 08/04 18:21
108F：→ shihpoyen: E大的问题一、二不需要回归同一个座标系 08/04 18:22
109F：→ mpcb: 所以是和问题一二相同 但是那一边时间会扩张 在谁是惯性座标 08/04 18:22
110F：→ mpcb: ok 你说的没错 08/04 18:25
111F：→ mpcb: E所说的是同时性造成光速不可测的问题 08/04 18:27
112F：推 shihpoyen: E的题目有个问题是E大没说一光年是在哪个座标系测的 我 08/04 18:30
113F：→ shihpoyen: 前面是假设存在一个座标系一开始所谓的「你」和A星在此 08/04 18:32
114F：→ shihpoyen: 座标系中相距一光年 而问题一中A星在此座标系中以光速 08/04 18:34
116F：→ mpcb: 但 那是奇异点... 08/04 18:34
117F：→ shihpoyen: 移动 而所谓的「你」静止 问题二中则反过来 则在此座标 08/04 18:34
118F：→ shihpoyen: 系中问题一、二量到的时间都是一年 但以所谓的「你」的 08/04 18:35
119F：→ shihpoyen: 座标系来说问题中量到的是一年 问题二中量到的是0年 至 08/04 18:36
120F：→ shihpoyen: 於A星则是反过来 08/04 18:36
121F：→ mpcb: 举个例子 一艘太空船经过地球时月球爆炸 地球上的人会同时看 08/04 18:59
122F：→ mpcb: 到这两件事 但是在地球人时间过一年後 A星人同时看到太空船 08/04 19:00
123F：→ mpcb: 和月球爆炸的状况 但是太空船上的人是同时看到爆炸的光和A星 08/04 19:00
124F：→ mpcb: 因此对於太空船上的人 这两者是同时发生 他马上转头回地球 08/04 19:01
125F：→ mpcb: 地球上的人再过了一年後会同时看到他转头引擎点火的光和船 08/04 19:02
126F：→ mpcb: 而太空船上的人又是同时看到光和地球 08/04 19:02
127F：→ mpcb: 所以对於地球上的人离月球爆炸已经过了两年 但太空人是0秒 08/04 19:03
128F：→ mpcb: 如果在太空船飞行时 他想测量光速会怎麽样? 08/04 19:05
129F：→ mpcb: 他一样会量到光速 但是当船上的时钟移动1秒时 在太空船外已 08/04 19:05
130F：→ mpcb: 经移动了无限长的距离 所以会变成无法测量的状况 08/04 19:06
131F：推 Ebergies: 仔细想一想，我应该是提出了一个不正确的问题 08/04 21:27
132F：推 PrinceBamboo: 普通物理不就有罗伦兹座标和狭义相对论了? 08/05 03:08
133F：→ PrinceBamboo: 如果连普物的都还没搞懂就直接看专书只会更混淆吧 08/05 03:09
134F：→ CheLiu: 高中开始就没有念物理了....... 08/05 09:42
135F：→ PrinceBamboo: 所以建议你先找本普物来看啊 这没办法一蹴可几的 08/05 16:09
136F：→ mpcb: 其实在台湾社会中大多数的人是连高中普物都没机会接触 08/06 11:06
137F：→ mpcb: 而如何让这些人也有机会认识自然科学的神奇与好奇心 08/06 11:07
138F：→ mpcb: 是我们这些学过的人的责任与义务 至於做不做得到就看个人了 08/06 11:08
139F：推 jojoStar: 楼上说得好 08/07 05:10
140F：→ CheLiu: 真的.... 像我就是高中开始就没念物理 可是偏偏又对天文 08/07 12:13
141F：→ CheLiu: 东西有兴趣 但也不知道要问谁 又怕问了太基础东西人家会 08/07 12:13
142F：→ CheLiu: 不耐烦...ORZ 真的也很感谢楼上的几位 08/07 12:14
143F：推 PrinceBamboo: 我也对天文有兴趣 建议先找本地球科学概论 内容不会 08/08 23:25
144F：→ PrinceBamboo: 难懂但都是基础之基础 保证够钻研很久了 08/08 23:26
145F：推 jojoStar: 去看一本书 为什麽E=mc2？ 内容相当简单 08/09 02:28
146F：→ yzfr6: 这问题 八挂板物理板天文板 应该讨论过很多次了 08/10 09:58
147F：→ qwop8765: 时间是相对的 END 08/13 05:58
148F：推 packet: 光速进行时，时间是静止的 09/16 20:19