发布日期:2025-01-07 10:00 点击次数:114
“当今是几点钟?”看似不经意的一问,谜底却如万花筒般幻化莫测。
若有共事在旁,他们可能会告诉你,“当今是上昼十点整。”而若你远离重洋的一又友回电,他会告诉你,“当今是晚上十点。”巴黎的一又友,可能会带着睡意告诉你,“当今是凌晨三点,为何这样早打电话?”而在外天外的空间站,宇航员会告诉你,“当今是凌晨两点整。”尽管空间站每天资格十六次日出日落,他们所死守的却是宇宙形状本领,这与北京本领相去甚远。
咱们所见,一个浮浅的问题,谜底却是丰富多采。这些谜底哪个是正确的呢?事实上,它们都是正确的,因为本领是东谈主为界说的,不同的时区天然有不同的本领。空间站的本领和大地的本领其实有真是质的不同。大地本领,咱们往常的钟表本领,如若有差错,咱们不错手动疏导;而空间站的本领却是由原子钟自动校准的。
为何要这样作念呢?毕竟,咱们时时合计本领是客不雅的、恒定的,况兼在天地的任何边际都是如斯。运筹帷幄词,本领并非如咱们所思的那般客不雅不变,地球上的每一个东谈主可能都在体验着不同的本领荏苒速率——尽管这种各别渺不足道,咱们以至觉察不到。
空间站的本领和大地本领为何老是存在各别?这是因为,为了幸免本领各别带来的困扰,东谈主们会疏导空间站上的时钟。那么,空间站和大地的本领各别究竟有多大?据测算,空间站的本领每天要比大地本领快约莫38微秒。这看似微不及谈的38微秒,却因为卫星定位系统对本领精度的薄情条目,跟着本领的积蓄,差错会渐渐放大。如若不进行疏导,导航系统将马上出现数千米的偏差,导致系统失灵。
那么,为什么空间站和大地的本矫健有所不同?爱因斯坦的相对论给出了谜底。相对论指出,速率越快,本领就相对越慢;而引力越大,本领也会相对越慢。这即是所谓的本领推广效应。卫星定位系统的卫星时时位于两万公里以上的高空,速率极快,可达每小时14000公里。
由于速率极快,卫星上的本矫健推广,相对大地本领每天慢约莫7微秒。而由于高度的原因,卫星所受的地球引力较小,从而使得卫星上的本领每天快约45微秒。详尽探究速率和引力的影响,卫星上的本领每天试验上快约38微秒。
这即是爱因斯坦相对论所状貌的相对本领,它透澈颠覆了牛顿力学体系下的王人备时空不雅。运筹帷幄词,本领的相对性常使东谈主感到困惑,因为咱们不知谈该投诚哪一个本领,也不知谈哪个本领才是正确的。这亦然爱因斯坦相对时空不雅的中枢,它标明本领和空间都是相对的,莫得王人备的本领和空间。
为了更了了地了解本领的相对性,让咱们假定一个情境。假定你乘坐一艘接近光速的飞船赶赴4.2光年以外的比邻星。忽略加快和延缓,飞船以接近光速的速率匀速前进。关于地球上的我来说,你会在约莫4.2年后到达比邻星。在这四年多的本领里,我可能会资格许多事情。
运筹帷幄词,关于飞船中的你来说,由于速率接近光速,会出现彰着的本领推广效应和尺缩效应。这意味着,在你看来,你的本领简直是静止的,你可能刹那间就到达了比邻星。如若你偶合打了一个喷嚏,在我看来,你以至还没打完喷嚏就依然到了比邻星。也即是说,你打喷嚏的一会儿,我渡过了四年多的本领。
关于你我方来说,你的时钟天然不会静止,因为每个东谈主都有我方的本征本领。也即是说,你在飞船上的体验和在地球上莫得太大分裂。如若你在飞船内看不到外面的征象,你以至可能不知谈我方在一艘飞船上。
运筹帷幄词,对你来说,你可能仅仅一会儿就到了比邻星。天然你的本领似乎和在地球上同样荏苒,但因为你的速率接近光速,会出现彰着的尺缩效应。在你看来,远在4.2光年外的比邻星似乎一跨步就能到达。这即是尺缩效应。在你看来,地球和比邻星之间的距离远比4.2光年短,具体有多短,取决于你的速率有多接近光速。
这里触及到的“双生子佯谬”问题,即地球上的我老了4.2岁,而飞船中的你简直莫得任何朽迈的迹象。因为我渡过了4.2年,而你的本领只往常了刹那间。
进一步讲,如若思要长生,表面上只需以无穷接近光速的速率遨游即可。因为你的速率敷裕接近光速,在你看来,天地的本领可能依然由去了无穷久,天地可能依然走到了非常。
天然相对论中的相对本领让许多东谈主感到困惑,但大批的实验都诠释注解了相对论的正确性。好多东谈主可能会问,为什么天地中莫得和洽的本领形状?为什么生计在合并个宇宙中的每个东谈主都有不同的本领?这即是本领的微妙,每个东谈主都只需对我方口袋里的时钟透露的本领讲求,这在物理学中被称为“本征本领”。
事实上,除了你我方的本领,其他东谈主的本领对你来说都没故真谛。只须合并参照系下的本领对比才故真谛,因为不同的参照系意味着不同的时空。
举例,假定5000光年外有一个黑洞,傍边有一颗行星,住着外星东谈主。由于集合黑洞,外星东谈主的本领荏苒速率比地球慢。但这种本领快慢的对比没故真谛,因为岂论是东谈主类照旧外星东谈主,都无法感知到本领到底是快了照旧慢了,除非东谈主类去到外星东谈主处所的星球,梗概外星东谈主来到地球。
表面上讲,如若外星东谈主过一年,东谈主类可能过了千千万万年,但这又有什么联系呢?东谈主类和外星东谈主原来就生计在不同的时空,只需对我方所处的本领讲求,对方的本领快慢与我方无关。
如若外星东谈主的寿命是一百岁,那即是一百岁,不会因为他们的本领变慢而形成一千岁。天然,如若从黑洞近邻的外星东谈主角度来看,他们确乎不错“穿越”到地球的翌日,但仅此云尔。
追想来说,本领是确凿存在的,每个东谈主的本领荏苒速率都不同,这种不同仅仅联系于其他东谈主而言的,每个东谈主都无法感知到这种各别。