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  • 怎樣理解愛因斯坦的相對論,只要超越光速就可以變年輕?

    怎樣理解愛因斯坦的相對論,只要超越光速就可以變年輕?
    物理人氣:946 ℃時間:2020-05-05 04:15:03
    優(yōu)質(zhì)解答
    愛因斯坦的相對論中并沒有超光速的意思,因為速度的極限就是光速.超光速是人們根據(jù)相對論的公式得到的推論,如果能超過光速,時間就會倒著走.但是因為相對論中已經(jīng)證明了速度的極限是光速,所以在相對論中,時間不會倒著走,極限就是時間靜止.
    把相對論的結(jié)論擴展到超光速的原因是對經(jīng)典物理學(xué)的理解不完整的結(jié)果.
    經(jīng)典物理學(xué)中的F=ma表示了物體要有加速度就必須有力的作用,這一點不能忘記.如果沒有了力的作用,物體的速度就不會改變.
    想象一下,如果有個人推著一個沒有磨擦力(忽略阻力的影響)的車,車的最快速度是多少?顯然誰都知道車的速度不會超過人跑的速度,因為人如果追不上車也就不能再推車了,沒有了動力車會加速嗎?
    電場是一種不斷擴散的場,假如空間中某一點突然產(chǎn)生一個電荷(不用管為什么產(chǎn)生),它的周圍就會有電場,但是電場并不是立即充滿整個空間的,而是以光速向外擴散的.當(dāng)電荷又突然消失時,消失的電場也以相同的速度向外擴散.電荷按正弦規(guī)律交替變化時,電場也按正弦規(guī)律交替變化著向外擴散,因此,光速就是電場的擴散速度.假如一個電荷在以光速遠(yuǎn)離電場源,那么不個電荷就不會感覺到有電場的存在,因為它的速度與電場的擴散速度相同.它受的電場力為0.
    這很像在流水中的物體,物體不動時受到的沖力最大,物體的速度與水流的速度相同時受到的沖力為0.用公式表達(dá)出來就是F=F靜√(1-V物²/V水²),顯然當(dāng)物體的速度與水流速度相同時物體受的力為0,因此水中的物體的速度不會超過水的流速.
    同樣的,在電場中受電場力作用的物體也一樣,F=F靜√(1-v²/c²),c就相當(dāng)于水的速度,v就相當(dāng)于物體的速度.如果物體的速度等于電場的速度,物體就不再受力了.因此物體在光速時就不會再有加速度,無法超過光速.
    宏觀物體所受的力基本上可以看作電場力,引力的作用幾乎微乎其微(但也一樣存在).當(dāng)一個物體受力的作用時,是作用點上的分子或離子、原子等受的力,這些粒子的偏移趨勢引起電場的變化,周圍的粒子就會依次的產(chǎn)生相應(yīng)的位移趨勢.這種趨勢的擴散就使整個物體產(chǎn)生了加速度.因此物體產(chǎn)生加速度的力基本上由電場傳遞,而電場的速度決定了力的傳遞速度極限是c.此外人們也證明了引力場的速度也是光速.因此光速是宇宙中的一個極限常數(shù),是一切物體的運動速度的極限.
    創(chuàng)設(shè)有一個場源產(chǎn)生了電場,而一個帶電粒子正以光速遠(yuǎn)離這個場源,那么這個粒子不會感覺到有場的存在,因此,對于為個粒子來說,那個場源不存在.如果有兩個帶電粒子以相反的方向遠(yuǎn)離場源運動,那么這兩個粒子之間互相不會發(fā)現(xiàn)對方的存在.因此,即便有相對速度超過光速的情況,這種情況下任何一個物體也不會發(fā)現(xiàn)存在著這樣的物體.也就是說,超過光速的情況下不可見,無法捕捉和檢驗.我們所能發(fā)現(xiàn)的一切物體的速度相對我們都不會超過光速.那怎樣理解達(dá)到光速后就時間靜止呢?這個問題可能是對相對論的某些說法產(chǎn)生的誤解。

    時間會不會靜止呢?答案是不會。

    我們再來看一個更現(xiàn)實一些的例子,假如一個人坐在路邊的椅子上看書。
    以椅子(或地面)來說,他的速度是0。
    以旁邊走路的人為參照物時,他的速度就可能是1.3米/秒
    以旁邊開過的車為參照物時,他的速度就可能是13米/秒
    以一架飛過的飛機為參照時,他的速度可能是130米/秒
    以一顆吉的炮彈為參照物時,他的速度可能是1300米/秒
    以一個國際空間站為參照時,他的速度可能是13000米/秒
    以一顆劃過的流星為參照時,他的速度可能是130000米/秒
    ……
    他在看他的書,和有沒有那些東西,以及那些東西以什么速度運動有關(guān)嗎?要是相對速度會改變時間,那他的時間應(yīng)該按什么速度改變?他可以有無數(shù)種速度,難道他的時間是任意的嗎?

    光相對我們的速度是c,我們相對光的速度也同樣是c,我們的時間靜止了嗎?

    從洛倫茲變換的推導(dǎo)過程中我們能知道,時間的變換是指相對速度很高時,觀測者測量到的對方時間比對方的真實時間快。因此,想知道對方的真實時間就必須經(jīng)過換算,換算的結(jié)果是真實時間要比觀測到的時間慢。速度越快觀測到的時間就越快,相對的說,真實時間就比觀測的時間更慢。但是無論相對速度多快,對方的真實時間都是不變的,只有觀測值變得更快。當(dāng)達(dá)到光速時,觀測到的時間是無窮快,相比之下對方的真實時間就變得無窮慢,也就是相對靜止了。
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