关于狭义相对论里运动物体时间快慢的疑问
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【不考虑加速减速,只考虑匀速的情况】

直线上有AB两地
甲是一个固定在A地的人
在甲的视角下,AB两地的距离是8个光年
同样在甲的视角下,有一天看到乙以0.8c的速度沿着AB直线的方向朝着B运动
由洛伦兹变换可得,系数是0.6
当乙掠过甲头顶的时候,甲乙同时开始计时。甲乙手上都戴着一个同规格的表,假定表的“年针”走一圈需要手表当地时间1年。
那么
甲以自己为参照物
甲会认为,位移除以速度等于时间,推得,乙到达B地需要10年。①
甲认为自己手上的表的年针转10圈的时候,乙应当就到达B地了。如果认为A地是地球,那么在甲眼中,太阳绕地球转满10圈,乙也就该到达B地了。②
但是甲心里也清楚,当自己手上的表的年针转完10圈的时候,甲自己的眼睛是不可能于此刻看见乙到达B的图像的,因为这个图像传递回来还需要8年。③
根据洛伦兹变换,甲计算可得,乙在飞船中历经的时间应当是:10年*变换系数=10*0.6=6年。④
在甲的思维中,甲可以想象到,乙到达B地时,乙手上的表的年针理应转了6圈。⑤
然后看乙的视角
乙拿自己当参照物
A和B地都以0.8C的速度往自己驶来,甲跟A捆绑在一起。当甲与自己擦肩而过时,开始计时。
根据动尺效应,乙的视角下,AB两地的距离是8光年*0.6=4.8光年。⑥
所以时间等于位移除以速度,乙觉得6年后,B点会撞到自己身上。⑦
此时,⑤和⑦是吻合的。
继续根据洛伦兹变换
在乙眼中,乙是参照物,甲以0.8c远离自己,那么甲的时间要变慢。
故而在乙的认知中,等B点撞到自己身上,要花费自己6年。则甲的时间流逝应当是6*0.6=3.6年。⑧
此时,②与⑧并不吻合
不论是在甲眼里的10年后,还是在乙眼里的6年后,B与乙相遇是一个客观的事件(不是用眼睛看到相遇,而是通过计算得到相遇)。
如果A点就是地球
在甲眼里,计时开始到乙B相遇,太阳绕了自己转了10圈。
在乙眼里,难道太阳绕甲转了3.6圈吗?
B与乙相遇是客观事实的话,太阳绕A转的圈数,就不是唯一确定的事实了么?
以上的运算如果有误,请指出哪一条有误,错在哪。
⑤和⑦是吻合的
那为什么②与⑧就不吻合
广义相对论暂时还没打算研究。大佬们可以光从狭义相对论给出解释或者指正吗?
十分感谢!
2022年08月26日 08点08分 1
吧务
level 12
想入门狭义相对论,建议看看https://tieba.baidu.com/p/5956226467这个帖子。
2022年08月26日 09点08分 2
我就是看你的帖子有的疑问。
2022年08月26日 12点08分
李四可以反推出张三出生时离飞船有72光年。0.8c的速度使时间变慢到0.6倍,所以,现在张三72*0.6=43.2岁。 所以在不同的人眼里。张三的身体衰老程度不一样。进一步说,有些人眼里,张三是活蹦乱跳的。另一部分眼里,张三已经在棺材里了。是这样么。
2022年08月26日 12点08分
@飞飞誓死保卫洁 同时的相对性,你我在同一位置看到相同的张三,但因为你我的速度不同,所以对你我来说,张三的速度不同,所以按看到的影像反推,得到的张三现在不一样。
2022年08月26日 13点08分
@飞飞誓死保卫洁 先不谈相对论,就以经典力学来打个比方,你在地球上,我驾飞船以0.2c的速度从地球旁经过,就在我经过地球旁的瞬间,你我都看到了张三驾飞船以相对地球0.2c的速度朝地球而来。假定张三现在离地球4光年,那么你反推的结果是你看到的张三是5年前的张三,你看到的5年前的
2022年08月26日 13点08分
吧务
level 12
“在甲眼里,计时开始到乙B相遇,太阳绕了自己转了10圈。在乙眼里,太阳绕甲转了3.6圈”是对的,这是同时的相对性的体现,甲认为自己的钟10年与乙的钟6年同时,乙认为自己的钟6年与甲的钟3.6年同时。
如果继续计算,乙也能发现自己与B相遇时从B发出的光追上甲时,地球绕太阳转了18圈,这点跟甲的计算是一致的。
2022年08月26日 14点08分 3
level 1
乙到达B,表转6圈,是发生在B处;甲的表转10圈,'太阳绕地球'10圈,发生在A处。这两个事件不是同一地点发生的。那么静系【甲AB】看来是同时发生的,在动系【乙】看来就不是同时发生的。
实际上同一地点同时发生的两个事件(比如乙到达B,乙表转6圈),在所有参考系看来也是同时发生的。不同地点发生的两个事件,在不同参考系中未必是同时发生的。
2022年08月27日 10点08分 4
那如果认为乙是静系。会发生的结论是不是: 当乙与B相逢时, 静系乙看来,乙的表转了6圈,甲的表转了3.6圈,这2件事是同时发生的。 动系甲AB看来,自己的表如今转的是10圈,而非3.6圈。继而甲认为,我的表转3.6圈的那个时刻,当然是6年多之前的事了,怎么会跟当下乙登陆B同时呢。
2022年08月27日 12点08分
所以在乙看来,乙到B,乙表6圈,甲表3.6圈,是同时发生的。在甲看来,乙到B,乙表6圈,甲表10圈,是同时发生的。 是这样么?
2022年08月27日 13点08分
@飞飞誓死保卫洁 是这样,这就叫相对时空。经典力学中时间就是时间,空间就是空间,两者相互独立存在,两者都是绝对的,这就叫绝对时空。相对论中,时间和空间不是孤立的,是一个整体,叫时空,时空就是那个时空,若你从不同的惯性系中去分别看时间和空间,看到的结果是不同的,
2022年08月28日 01点08分
就象庐山就是那座庐山,横看成岭侧成峰,远近高低各不同。
2022年08月28日 01点08分
level 1
⑧作了两次洛伦兹变换,第一次在⑥ →⑦作了尺缩变换,第二次在⑧处(以尺缩变换后的基础)又作了钟慢变换。
扣掉一次,乙的视角⑧为4.8光年 / 0.8C=6光年。和甲的视角比10*0.6=6。
在甲乙两人眼里B地的位置因为有尺缩不一致。
2022年08月28日 02点08分 5
1.在乙眼里,乙掠过A星的时刻,乙和B星的距离是8*0.6=4.8光年吗? 2.乙始终觉得自己没动,动的是其他3样东西。为什么说“又”做了钟慢变换?这个变换为什么本不该做?不论有没有B星。乙总是认为甲以0.8c离自己远去。不该做钟慢变换吗?
2022年08月31日 10点08分
你说的1.中的4.8光年,先觉条件是甲是静系,乙是动系。在⑧中是乙是静系,甲是动系,B点到乙的距离是8光年,不一样。这是你第一段初始条件决定的,只是反向而已。注意上面的这句话 “ 在甲乙两人眼里B地的位置因为有尺缩不一致。”
2022年08月31日 20点08分
2.在⑧中,这句话“ 故而在乙的认知中,等B点撞到自己身上,要花费自己6年 ” 是错的。乙是参照物时,乙是静系,甲和B点是动系,B点撞到乙身上时需要10年,这和①一样。你用的6年是④中作了变换的结果,在④中甲是静系,现在乙是静系。
2022年08月31日 20点08分
整个出错的点在⑥,这时乙是参照物,是静系,看自己不能作洛伦兹变换。⑥的距离值是8光年,⑦的时间为10年,⑧有洛变,甲是动系,时间流逝应当是10*0.6=6年。
2022年09月01日 00点09分
level 2
如果我没想错的话(十来年没碰了,搞错了的话请指正[狂汗]),问题应该在⑧,乙由于知道甲和B点是一个参照系。所以虽然乙自己觉得自己和B点之间距离是4.8光年,但乙能算出甲会觉得自己和B点距离是8光年,然后乙能算出甲觉得要10年,乙才能到达B点。
而这个对甲那边来说,因为甲知道B和自己一个参照系,和乙不是一个参照系,所以没有这个问题
2022年08月28日 04点08分 6
level 1
回复 飞飞誓死保卫洁 :
是的,甲乙两个人,在各自的参考系里看到的是不一样的。
2022年08月30日 10点08分 7
level 1
这里其实还有个有意思的事情。
在乙路过地球时,甲与乙对表(同时将指针拨到0,开始计时),同时B星球也与处于A处地球上的甲对表(同时指针拨到0,开始计时)。对于甲来说,这个很容易做到的。
那么当乙到达B的时候,甲发现,自己的表走了10年,乙的表是6年,由于A和B也同步过时钟,且A和B相对静止,那么B处的表也是10年。好,乙6年,甲A10年,B10年。
再从乙的角度看,乙飞到B,表计时为6年,A相对运动,B发现A的表是3.6年。那么问题来了,A和B是对过时的,A是3.6年,那么B不也应该是3.6年吗? 这样的话,在乙看来,到B处时,自己是6年,A是3.6年,B也是3.6年?这同一地点(B)的同时事件(相遇时,再对表)居然有不同的结果,这难道又是矛盾?!
实际上,不存在这样的矛盾,再想一想,更有助于认识同时的相对性。
2022年08月30日 10点08分 8
<实际上,不存在这样的矛盾> 这句话意思就是要【承认B点在不同参考系下计算得出的时间流逝程度不同】这个客观事实是吗?
2022年08月31日 09点08分
level 1
“继续根据洛伦兹变换
在乙眼中,乙是参照物,甲以0.8c远离自己,那么甲的时间要变慢。
故而在乙的认知中,等B点撞到自己身上,要花费自己6年。则甲的时间流逝应当是6*0.6=3.6年。⑧
此时,②与⑧并不吻合”
这一段有问题,多乘了个0.6
2022年08月30日 10点08分 9
level 12
因为钟慢公式是有条件的,建议在用熟之前先用完整版的洛伦兹变换公式。
洛伦兹变换:
t'=γ(t-v*x/c²),
x'=γ(x-v*t)。不带'的是乙参考系,带的是甲参考系。v=-0.8是甲系相对于乙系速度,γ=5/3
事件“乙出发”的的四维坐标为(x,t)=(0,0),“乙到达”的四维坐标为(x,t)=(0,6)。代入得到“乙到达”在甲参考系中的四维坐标是(x',t')=(8,10),与②一致。
当且仅当x=vt时,如你计算⑤的情况下,洛伦兹变换可以化为t'=t/γ,也就是钟慢公式。
2022年08月30日 14点08分 12
<当且仅当x=vt时> 匀速直线运动不是永远x=vt么?
2022年08月31日 11点08分
@飞飞誓死保卫洁 这个x=vt的xt说的是事件的时空坐标,v是参考系相对运动速度。跟匀速直线运动只是碰巧形式一样罢了
2022年08月31日 18点08分
level 12
顺便给一下⑤的完整计算过程
洛伦兹逆变换:把负号换成正号或者直接把v换成-v
(x',t')=(8,10)
x=5/3*(8-0.8*10)=0
t=5/3*(10-8*0.8)=6=10/(5/3)
你套这个公式就完了,不要跳步骤
2022年08月30日 14点08分 13
level 7
简单地说,你想象一下。
在乙减速的这段时间内,甲乙之间的距离迅速拉大。
随着距离的拉大,甲的时间迅速流逝。
因为甲的3.6年是相对乙的参照系来说的,乙参照系变了,3.6年也就迅速变成了十年。
2022年08月31日 07点08分 14
level 7
假设你在地球上。突然加速到近光速。
会发生什么事?
你会觉得,10光年外的b星的钟,瞬间就走了好几年。
也就是b比地球快好几年。
这也就是同时的相对性。
2022年08月31日 07点08分 15
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