如果一人駕駛接近光速的飛船飛行一分鐘後回到地球,還能再見到家人嗎?

荰妏囮


經典力學之後,物理理論出現嚴重方向性錯誤。

經典力學為人類物理理論作出傑出貢獻:

1,明確了“受力分析”的物理基本分析方法。

2,在尋找物質基本性質方面作出傑出貢獻,提出“作用力與反作用”“慣性”概念。

經典力學之後的相對論和量子力學,不但沒有吸納經典力學以上務實的“兩點”,倒把物理學引向虛無漂渺的幻境,試問時空定義是什麼?怎麼能與彎曲扯上關係呢?試問量子定義是什麼?怎麼無受力分析就糾纏呢?


天山我才


如果一個人駕駛近光速的飛船飛出地球再返回,共用了一分鐘的時間,那麼還能見到家人嗎?這個問題有些同學看完可能一臉懵,既然僅僅消耗了一分鐘的時間,那麼當然會見到家人了,但是愛因斯坦卻不這樣認為。

時間到底是什麼?這個問題人類追尋了很久,地球繞太陽公轉一週發生四季變化被定義為一年,地球自轉一週晝夜交替被定義為一天,而每個人的一生都在用地球公轉週期來記錄著。實際上大家在日常生活中對於時間並沒有直觀的感受,只是一直按照確定好的規律上學上班、放學下班、睡覺起床等等。



但有一點大家是有共識的,那就是每個人的時間都是相同的。例如出門約好朋友吃飯,兩個人約定十點鐘在某某地點見面,之後你十點鐘到那了,常規情況下你的朋友也會在十點鐘到那。但有一天發生了你準時到達,你的朋友卻晚了一個小時,但你朋友認為她也是按時到達的,那也就意味著兩個人的時間是不相同的。這種情況即使現在來看,大家也都會認為匪夷所思,但實際上卻完全有可能發生。因為牛頓的絕對時空觀深入人心,到現在我們的思維上也堅持著這樣的觀點。


但自從愛因斯坦提出相對論後,對於時間和空間有了更加準確的定義和描述,對牛頓理論進行了修正,其中就包括這個絕對時空觀。愛因斯坦理論認為時間是相對的,每個人的時間可能是不同的。

  • 狹義相對論中:時間的流逝速度和物體運動速度有關,物體運動速度越快,時間流逝速度越慢,如果物體無限接近於光速運動,那麼時間無限接近於靜止。
  • 廣義相對論中:時間的流逝速度和所處的引力場有關,引力越大(時空曲率越大)的地方時間流逝速度越慢。

那麼這裡就有討論的必要了,問題中所說的一分鐘到底是誰的時間?

假設有兩個時鐘,地球上放一個、飛船中放一個。

1、飛船中時鐘過去了一分鐘

問題中也設定了飛船的速度接近光速,但沒有說具體為多少,在這裡我們需要簡化一下模型,直接省略掉加速過程、減速過程、轉彎過程等等,直接就看成是接近光速勻速飛行一分鐘。


從上邊公式可以看出來當V不斷的增大,分母不斷的接近於零,那麼t'就會不斷的接近於無窮大。假設V=0.99999c,飛船上過去1分鐘,那麼地球上過去了220分鐘,當V無限接近於光速的時候V=0.99999…99999c,那麼最後時間膨脹的倍數就是無窮的,飛船中過去了一分鐘,那麼地球上可能過去了100年、1000年甚至是10000萬年。那麼也就是滄海桑田般的變化了。


2、地球上時鐘過去了1分鐘

如果這個時間指的是地球上的時間,那麼接近光速飛出一分鐘,回到地球上並不會發生特別大的變化,地球上就是過去了1分鐘,當然對於飛船內的人來說,就是一瞬間的事情。

關於時間膨脹的概念是愛因斯坦相對論的重要推論,並且已經經過了驗證甚至是應用。現在出門更多都依賴於導航,實際上導航衛星就提前修正調整了時間,這個時間差就是根據愛因斯坦相對論計算出來的,不然導航就會和實際情況出現偏差。



科學黑洞


回答你這個問題之前首先告誡你:不要被誤解光速或超光速就能追趕時間!一秒一米和一秒一光年其實都是一秒而已!時間沒變,只是空間大小的變化!

如果,你是以光速出去,再以光速回來的話,別說一分鐘,就是來回三十年你的家人也只是過了三十年!

如果你以光速出去前十年,再以三分之一光速回來,你實際旅行40年。那麼你的家人實際度過了10年+30年=40年。在你的家人健康長壽的情況下,同樣能見到家人!

以上是光速的問題。

超光速呢?

超光速的飛行狀態實際上與每秒一米沒有差別!時間不可能更改,既不能因為速度過快而發生時間的轉換提前到未來;也不能因為速度過快而發生時間的轉換推遲到過去。

打破一個速度的極限只能產生簡單的物理,化學反應,以及空間的持續性變化。並不能改變時間的秩序!

更何況時間的定義和快慢僅僅是我們地球人設定的一種符合宇宙發展的潛規則!宇宙中不存在時間的問題!時間只是空間移動軌跡的描述之附加物!

同時間段,速度只是空間跨越快慢的尺度而已;時間不會因人類對空間跨越的快慢而改變!

你的問題的前提就是同時間段內,相同的空間,相同速度的空間跨越問題,事物的變化不會受速度影響!

同樣是同時間段,同樣的空間,你本身的速度變異,來回的速度不一樣,速度才有可能讓你周邊的事物發生變化!

所以你的問題就有兩種答案!

至於超光速問題,也是一樣!不存在超光速後空間跨越的快到極點,時間就會錯亂!不存在的!要是這樣我們的宇宙早就亂成一鍋粥了!

因為我們難以達到的光速,超光速,其實在宇宙中不算什麼!

最快的速度就是智能意識的傳播速度!可以無限快!你到過的地方不論遠近,你在家可以不到一秒鐘神往那個地方!神到了,就是你的精神波到了!非常快!快到你無法察覺!

明朗的夜晚,皓月當空,你想看看月亮。當你抬頭看見月亮,最少花了兩秒鐘。但是當你思想中的意識想看月亮的時候你的精神波就已經到了月球上!

看月球的想法不到百分之一秒完成。光速到月球是一秒鐘,所以你的意識比光速快若干倍吧?

意識的速度到底多快?不瞞你說可以百分之一秒瞬間跨越到宇宙的彼岸!可怕吧?這個速度是一秒鐘不到就跨越幾百億光年啊!

因為宇宙的意識和我們一致!

帝國師尊原創理論體系,禁止標榜為你自己的想法和理論體系!

2019年4月10日於宜昌


玄天護道尊者


有人看到這個題目時,第一反應是這算什麼題目?如果你是這麼想的,那麼下面我要說的事情完全可以顛覆你認知。在我們從小接受的觀念和常識中,理所當然的認為所有人的時間流速都是相等的,無論我們分別在何地,做何事,你手錶走過1秒鐘,我的手錶同樣也走過1秒鐘,但實際上處於

運動狀態的物體,時間的流速會變慢

比如:我在高速飛行的飛船上,當我的手錶走過1秒鐘,你的手錶卻走過了2秒鐘。

下面我會從用極為簡單的數學方法,來證明時間與速度的關係。只需要懂得直角三角形勾股定理和路程等於速度乘以時間(s=vt),初中水平就可以理解。

時間膨脹

根據題目:有個人在地球上,另一個人在飛船上,飛船以速度 v 行駛。為了證明光速與時間的關係,我們還需要一束光。假設:飛船底部有一個發光源,當飛船行駛到A點時,光源打開,一束光從底部射向頂部,當光到達頂部時,飛船飛到B點,光速恆定不變為

c ,光速不變原理是通過邁克爾遜莫雷實驗證實的。

光從下射到上,地球人掐表計時,所花時間為 t(假設有千里眼能看到)

飛船上的人也掐表計時,當光從下到上所花時間為 t'

根據 s = vt :

地球人看到飛船以速度v,飛行了AB距離。所以AB距離為飛船的速度乘以時間 vt;宇航員在飛船觀察到光行駛距離是 ct';地球人觀察到的就不一樣了,由於飛船在往前行駛,所以地球人觀察到的光實際上是在走斜線,距離是 ct ;由上圖可知,這三個距離是一個直角三角形。所以運用勾股定理兩直角邊的平方相加等於斜邊的平方,可以得出以下公式:

同時發生一件事,對於地球上的人來說手錶走過了時間 t ,而飛船內走的時間 t' ,神奇的是 t 竟然不等於t',這怎麼能叫同時呢?這完全顛覆了常識。這就是愛因斯坦狹義相對論中所說的時間膨脹效應,也叫鐘慢效應。

高速與低速

物理學中把上述公式叫做兩個相對慣性座標系的時間變換,比如你在地球上,想知道高速飛船飛行了多久就利用上述公式把地球時間變換成飛船時間。而變換的參數也就是下圖公式,我把它叫做對高速修正的因子。

日常生活中,我們所能涉及到的速度都屬於宏觀低速,比如說高鐵時速360km/h,換算成秒為100m/s。而光速c速度是300000000m/s, 高鐵速度和光速相差實在太多了,當我們把高鐵速度帶入修正因子時,可以得出修正因子約等於1,即可以得出 t = t' 。所以時間膨脹離我們太遠,日常生活中平時所學就夠用了,沒有必要把事情變複雜,所以在9年義務教育裡,對於高速運動與時間的關係並未涉及太多,這事最多在科幻片裡能運用一下,偶爾也是可以提高一下逼格的。

高速運動

當時如果當飛船的速度達到光速的1/100時,相對時間就會出現較大的差別,所以涉及到高速運動就需要運用愛因斯坦的狹義相對論,不僅僅是時間。

時間膨脹只是狹義相對論中一點,還有質量變換(質增效應),尺寸變換(尺縮效應),速度變換。

修正因子

我們可以發現高速修正因子,在相對論中無處不在,這個因子其實是荷蘭物理學家洛倫茲發表的,所以也叫洛倫茲因子。

下圖是因子的數學曲線,橫座標為相對運動速度v,縱座標為因子,

可以發現當運動速度較低時因為”1“。也說明宏觀低速狀態下,不需要修正。但隨著運動速度無限趨近於光速c時,因子修正也會趨近於無窮大。

時間靜止

通過上述證明,我們可以得到一個觀點,當飛船的速度無限趨近於光速時,對於地球人來說飛船會趨近於靜止狀態。如果運動的速度慢一點,比如是0.5倍的光速,我們會發現,飛船裡的人都變得想”樹懶“。比如飛船裡的人正在鍛鍊身體↓

而在地球上人觀察到飛船裡的人像是在打太極↓

地球都不見了

回到我們的問題,當飛船無限趨近於光速,飛行1分鐘,地球上過去了多久?通過修正因子的曲線圖,我們可以發現當飛船無限趨近於光速,飛船飛行1秒,對於地球上觀察者來說,飛船的速度的可以放慢無數倍,甚至是靜止,時間可以是無窮的,但是地球的壽命是有限的,當你回來時將見不到你的家人朋友,地球也不存在了。


科學美少男


有人說,題目中不都這麼清楚明白得說了飛行一分鐘之後回到地球嗎?既然這樣的話,那麼地球上過去的時間不也就來去兩分鐘的時間嗎?


可能在大多數人的眼裡確實只經過兩分鐘,但是愛因斯坦告訴你,真相可能沒有這麼簡單。在我們固有印象裡,時間的流逝對於每一個人都是相同的,至少在地球上生活的我們,都在經歷著相同的時間流逝,不論你一貧如洗或者家財萬貫,時間的流逝對於每一個人來說都是公平的。

既然地球上的時間流逝是同步進行的,那麼可能你會自然而然地想到,在宇宙的任何一個角落,都在和你一樣經歷著相同的時間流逝。然而,事實還真的不是這樣,看過《星際穿越》的朋友,應該對其中的一個情節印象深刻,主人公庫珀進入了一個位於黑洞附近的星球米勒星,因為女主的一次小失誤,他們被困在了米勒星長達幾個小時,可能你覺得幾個小時沒有啥的,可是這個星球可是在黑洞旁邊,所以在它上面的幾個小時,當然不能和地球上的幾個小時相提並論。


實際上,影片中說過,米勒星上的一小時,相當於地球上的7年,而他們在米勒星上不過幾小時的時間,地球上已經過去了幾十年,直到最後男主角回到地球的時候,他和出發的時候基本沒有區別,而他的女兒卻已經風燭殘年了。之所以在黑洞周圍會有這種奇異的現象,其實是因為黑洞周圍的時空被強大的引力給扭曲了,而對於接近光速飛行的飛船裡面的人來說,這種現象也是存在的。

愛因斯坦的相對論告訴我們,當一個物體的速度無限接近於光速的時候,它的時間流逝速度就會變慢,簡單來說,以光速99%速度飛行的飛船裡面的人,當他在飛船裡面度過一年的時間的時候,地球上已經過去了7年,而且隨著速度越來越大,這個效應會越來越明顯。回到題目本身,當飛船的速度足夠接近於光速的時候,飛船上的一分鐘可能相當於地球上的1年、100年、1萬年甚至是更久,所以在他一分鐘之後返回地球的時候,能否見到他的家人取決於他的速度有多快,速度越快的話,越不可能見到。



鏡像科普


看到還有很多科普工作者在以愛氏神教以訛傳訛誤導民眾,實在是看不下去了!之前本人已經在頭條通過對愛氏時間膨脹公式的證誤、及對時間膨脹的驗證方式的證誤等方式論證了愛氏神教的荒謬性,現再舉一例子說明,以現實的可行性來對所謂尺縮鐘慢效應的荒謬性進行證誤!火星與地球之間最近距離為5500萬公里,一束光從地球上發射,讓它經過太空中衛星的中轉達到火星,火星上豎一面鏡子,再將這一束光反射回地球,這樣來回總共是11000萬公里,這一束光來回跑的時間是366.67秒,那麼,地球上的人是否還能收到這一束光呢?如果按照愛氏神教的說法,地球上已經是一晃千年滄海桑田了!可現實如何?地球上的人照樣能接收到這一束光,時間只是過去了366.67秒而已!不是嗎?所以,大家不要再被愛氏神教矇騙了!沒有什麼尺縮鐘慢效應,沒有什麼回到過去,穿越到將來,這些都是愛氏神話,聽聽就好!


塵醉雲光暖


這是一個探討時空的問題。要得到答案,首先要理解時空,也就是正確認識相對運動速度。速度的關鍵不僅在於空間的流轉,還在於時間的流動。空間流轉為速度提供的是方向,而時間流逝為速度提供的這是大小。光速與蝸牛速在空間上沒有什麼本質區別,二者巨大的差別來自於時間流逝。從某種意義上講,運動“跑”的是時間。所以,高速運動與低速運動所經歷的時間“路徑”不一致的。而通常人們在談論運動時,只關注了這個過程的空間路徑。我想指出的就是,速度這個物理量不是單位時間經過的路徑有多長,而是相同空間位移下哪一個的“時間路徑”最短。因此,低速運動與高速運動的物體在時空中處於不同的時間線。題目所提的問題,按照平直時空考慮相見沒有可能;但在彎曲時空中相見還是有可能的。


笑看風起雲湧花謝花開


根據題目的意思,這裡的一分鐘應該指的是飛船時間,也就是駕駛員感受到的時間,由於飛船速度十分接近光速,因此狹義相對論效應將十分明顯,導致的結果就是飛船內過了一分鐘,待回到地球時卻發現地球早已過去數百年乃是上萬年。

基於真空光速在任意慣性參考系下速度相同,以及狹義相對性原理,可以得到一個關於區別於牛頓時空觀的理論,在這裡時間和空間不再各自獨立,這個理論就是狹義相對論。狹義相對論有幾個推論時非常出名的,比如質能方程,以及這篇回答將要提到的鐘慢尺縮效應。

所謂鐘慢尺縮,概括性的講就是:運動物體的時間會變慢、運動方向上的長度會縮短。(尤其注意一點,這裡的運動是相對性的,根據不同參考系會有不同判斷)

題目給出的條件是,一個人駕駛光速飛船外出飛行一分鐘,之後再回到地球。

對於這個條件,一般來說我們都是默認從地球參考系去回答這個問題,如果再忽略掉飛船的加速、轉向等過程,這樣的情況正好可以利用常見的鐘慢公式去計算,得到的具體結果取決於飛船的速度到底有多快,但不變的結論依舊是地球上流逝的時間要遠大於飛船時間。

實際上這個問題如果換個角度去思考,就成了典型的雙生子佯謬,從飛船角度,可以認為地球再動,而飛船不動,如此一來結論不就相互矛盾了嗎?

雖然表面上看起來,這樣的矛盾似乎有些不可調和,但實際上問題的重點在於飛船勢必要經歷一個加減速的過程,有人說加減速不也是相對的嗎?這裡的關鍵就在於誰真的經歷的加速(比如汽車起步,車內的人會感到推背感,而車外的人則沒有,這一點是絕對的)。

在考慮上述情況後,結論依舊是地球流逝的時間要大於飛船。(補充一點:按照現代相對論的觀點,狹義相對論與廣義相對論的本質區別在於背景時空的差異,因此雙生子佯謬並不涉及廣義相對論)

期待您的點評和關注哦!


賽先生科普


問題的本質就是愛因斯坦狹義相對論中的“時間膨脹效應”!速度越快,時間流逝速度就越慢,當速度無限接近光速時,時間就趨於靜止!

所以問題本身並不難理解,接近光速飛行的飛船離開地球一分鐘後返回,這要看飛船有多麼接近光速了。時間膨脹效應雖然存在,但需要速度非常緊接光速時才會比較明顯地表現出來。時間膨脹公式如下:

公式本身並不難,通過公式可以計算得知,即使是飛船速度達到了0.99999倍光速,看起來已經非常接近光速了,但飛船離開地球一分鐘的時間,地球上也不過才過去了大約220分鐘而已,其實時間膨脹效應已經非常明顯了,膨脹了220倍!只不過飛船離開時間太短了!

當然,理論分析,即使飛船離開僅僅一分鐘時間,只要無限接近光速,地球上就可以過去任何長的時間,比如說10年,100年甚至一萬年都有可能!當然問題中的一分鐘必須是飛船上的時間,而不是地球上的“一分鐘”,不然問題本身就沒有任何回答的必要了!

這就是愛因斯坦時間膨脹的主要體現,時間並不是絕對的,每個人的時間流逝速度都是不一樣的,不過現實生活中我們無法體驗到時間膨脹效應,畢竟我們經歷的速度相對光速太低了,時間膨脹完全可以忽略不計!


宇宙探索


關於這個問題,幾乎所有人都在討論速度對時間的影響,我覺得都沒說到本質。如果一個人和一塊表在一艘光速飛行的飛船中,那麼按照哲學觀點,其實速度影響的是構成人和表的最基本的物質原素如夸克或者弦的振動頻率。說的通俗點,就是光速運動的夸克或弦的振動頻率會變得極慢,相應地時鐘指針的運動,人的運動和衰老,飛船的自然損耗都會同步變慢到地球上的十萬分之一,因此飛船上的人看飛船上的鐘表還是一分鐘,但地球上人已經過去了十萬分鐘,這才是時間流逝不同的實質。


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