物理科普时:相对论的膨胀究竟能不能让暑假的时间变长?

释放双眼,带上耳机,听听看~!
此处就是时间本身就变慢了!这跟所用的计时工具没有关系,是时间本身的问题!是时间的膨胀!

从7月初开始放暑假,到现在,暑假即将结束,不知道有没有学生党会感叹时间流逝之快(比如作者本人就很感叹)呢?

在感叹之余,会不会有人想一想,“这时间这么快,那能不能慢一点呢,至少要等我把暑假作业写完了再说吧!”

可能有人会说,相对论可以让我们的时间变得更慢(但严格来说并不是这样)!

这篇文章,就将简单地讲一下狭义相对论。

首先,各位观众可以看看我之前写的关于狭义相对论基本原理的文章(好像是去年写的😂)

本文含有以下内容:脑洞大开,思维实验,头脑风暴,一头雾水

正题开始!

首先,请想想一个钟,但这不是不同的中,它由一个光子和两面镜子组成,那个光子夹在两面镜子之间,光子会在这两面镜子之间反复横跳,而每跳动一定的次数,就代表过去了一秒,我们知道光速是不变的,于是我们可以假设它每跳动10亿次,便是一秒钟(只是个假设,不用纠结这个10亿次是怎么来的),大概就是这样的:

注意:我们还要假设这个钟的误差为0,因此不会出现测量上的错误(当然,即使又错误也不影响这篇文章的科普)

然后,把这个钟带上宇宙飞船中,可以假设这个飞船的速度接近光速(不要纠结我们哪来的宇宙飞船),并且是透明的,要假设我们可以清楚地看见里面光子的运动状态。

然后,启动飞船,请思考一下,在地面上的人,看到相对他运动的飞船上的光子运动的轨迹是怎么样的?

是不是这样的?

而在地面上,光子的运动轨迹则还是这样的:

不知道你有没有发现,飞船上光子运动的轨迹要比地面上的长!这意味这什么呢?

根据光速不变原理,我们可以知道,当地面上的光子跳动了10亿次时,在飞船上的光子还没有跳动10亿次!你可能会说,这是因为用的计时工具不同,但是,此处就是时间本身就变慢了!这跟所用的计时工具没有关系,是时间本身的问题!是时间的膨胀

而根据一系列的推理,我们可以得到这样一个公式:

公式中,t’表示相对的时间,v是相对的运动速度,c是光速,t则是原来的时间。而我们把这部分写为”γ“,称为”相对论因子“,也称为”洛伦兹因子“,于是,公式则应写为:

t’=γt

对于公式中的速度,我们可以随便带入几个数字进去,比如当v=1时,γ≈1,那么则有t’=t,也就是伽利略公式,我们可以发现,当v远小于c时,相对速度几乎可以不考虑,也就是伽利略变换式总是成立的,而随着运动速度的增加,时间竟然会越来越慢!

此时,一定会有读者发现,如果v=c,甚至是v>c了,那会怎么样?

我们必须知道一个原理:光速极限,任何带有物质或能量传递的都不被允许超过光速!所以,飞船达到或是超越光速则是不可能的,是不被允许的,自然不会出现v=c或是v>c的情况!

接下来,则是一个有趣的问题:时间膨胀究竟能不能让我们的暑假时间变长,让我们有更多的时间玩,有更多的时间看奇点天文网,有更多时间去做自己的兴趣爱好?

答案当然是否定的,具体原因,这就来说一下,

假设你乘坐上了一艘飞船,如果你的速度可以达到0.999999c,也就是v=0.999999c,那么γ≈224,所以说,你的一秒钟,相对于地球上的人来说,就是224秒,你的一个暑假,大约是地球人的34年!

可是,我要告诉你的是,当你过完暑假后,34年过了,而你的学校可能也被拆了

但是,对于你自己来说,暑假,也就还是两个月!一秒钟没多,一秒钟没少!

其实对比我们地球人,在v=0.999999c的飞船上的你,并不比我们好了,因为γ=224,所以我们写完一个字只需要1秒,你却需要224秒,我们做完物理作业只需要5天,而你却需要224*5=1120天!想想吧,光是做完物理作业就要3年多的时间,这样有34年的暑假,又有什么意义呢?

非常遗憾,相对论,无法让你的暑假时间更长,所以,赶紧干题去吧!

Bye~

 

 

        

 

 

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9 条回复 A文章作者 M管理员
  1. 南极的那只企鹅

    让你的时间变慢,让外界时间变快不就行了?

  2. 飞奔的列车上。周围的一切景物都是过的很快的呀。几乎很难看清楚。只有远处的才能看得清。
    证明了物体运行速度越快。相对于这个物体来说,其他的物体也运行速度同样快。所以看不见。

    只有微观物质的运行速度加快。才能让相对静止的两个物体觉得对方运行速度超级慢。
    那时候两个人站在一起,都觉得对方是在搞慢动作。

    就像小鸟和狗。他们看到我们人的一举一动都像慢动作。

    因为他们的脑容量小。当然运行速度就比我们快。

  3. 暑假长还是学期长?😏

  4. 理论上来说,你运行的速度越快。对于你来说,经历任何东西都是短暂的。
    除非你身体的原子的运行速度超级快。这样你思考问题的速度就会超级快,获取画面的速度就会超级快。然后你就会觉得世界过得很慢。

    如果是你身体运行速度很快的话。那恭喜你。周围的一切都过的很快。

  5. 天文萌新

    😆😆😆

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