搜索
首页 教育/科学 理工学科

运动速度达到光速,时间真的会停止吗?

运动速度超过光速,时间真的会倒退吗? 时间和速度到底有没有特殊的关系?谢谢。

全部回答

2018-04-13

0 0

这个问题暂时没有结论 因为现有的实验都是在微观条件下进行的,无法进行宏观论证 不过从理论上说,这是成立的

2018-04-13

47 0

1.时间是不可能倒退的 2.速度=行程/时间

2018-04-13

81 0

    按照爱因斯坦的相对论,当我们以近光速飞行时,时间就会变得很慢;当我们达到 光速时,时间就会停止;如果运动速度超过了光速,时间就会倒流…… 。。。 论时间与运动的关系 关键词】 运动 运动量 时间 相关时间 无关时间 普通时间 人们认识一件事物,或者可以直接感觉到,例如桌子;或者可以间接感觉到,例如细胞、透过显微镜头可以观测到它的形态;或者不可以感觉到,但通过一些仪器设备可以检测到它的某些性质,例如电磁波。
    时间不同于以上各种事物,各种感觉对它无效,也不能通过仪器设备检测到它。有时细细想来,时间真的像幽灵一样虚无飘渺。但是时间又确实存在,并且无时无刻不在影响着我们。人类社会已步入信息时代,科学技术突飞猛进,但人们对时间的认识依然停滞不前,没有取得较大的进步。
  “子在川上曰:逝者如斯乎”,这是古人对时间的认识——时间像流水一样勇往直前地流逝。  在几个世纪以前,由牛顿建立起来的时间概念被人们普遍接受。“绝对的、真实的和数学的时间由于属于它本身的性质,是均匀流动的,与外部事物无关……绝对时间的流逝不能改变,不管运动是快是慢,还是零,延续……始终是相同的。
  ”在牛顿的绝对时间概念中,时间与运动无关,时间独立于运动而存在。  上个世纪初,物理学家爱因斯坦发表了轰动一时的狭义相对论。狭义相对论推翻了将时间看作是对每个人都具有的共同瞬间这一普遍接受的概念,时间不是绝对而是相对的。
  狭义相对论还认为时间与运动有相关性。随着运动的加快,时间流逝会变慢,当V=C即光速时,时间就会停止。狭义相对论使人们认识到了时间的某些性质,但狭义相对论没有告诉我们时间的本质是什么。   人们对时间的认识是从运动的周期性开始的,并且用运动的周期性来计时。
  古代的人用沙漏、日晷来计时,近代则使用机械钟,以及后来出现的号称最精确,从宇宙诞生之时起,直至现在误差只在几分钟之内的铯原子钟。它们都是利用运动的周期性来计录时间的流逝。差别无非是谁的计时周期性更稳定,愈稳定的计时周期决定时钟所记录的时间愈精确。
    铯原子钟的周期最稳定,也就是最精确的计时工具。有了准确的计时工具,就像拥有了尚方宝剑一样,人们用这样的计时工具去记录所有运动所消耗的时间,而不管这些运动与时钟有无关系。
   在日常生活和工作中,经常会用到这样一个词语:一柱香时间。古代的时候没有时钟,人们点燃一支香来计时。  一柱香时间就是一只香从燃烧开始到燃烧结束所流逝的时间。你也可以看成是燃烧点从香的顶点移动到香的最低点发生的运动量。
  实际上燃烧一只香流逝的时间和燃烧点发生的运动量是同一事件的两个不同侧面。它们在实质上表达同一事件,即时间的流逝。把时间同运动结合在一起的例子还有很多,如一袋烟工夫、一颗烟工夫、一顿饭时间。  这些词语经常出现在人们的口头上、文章中。
  应该说人们早已认识到时间和运动量是紧密联系在一起的,只不过没有把它们剥离开来。时钟的时针自转1圈是12小时,地球自转1圈是1天,月球绕着地球转1圈是1月,地球绕着太阳转1圈是1年。这时间的存在是由于特定的运动完成一定的运动量的缘故。
    试想一下,如果这个世界没有了运动存在,还会有时间存在吗?时间就是运动量,发生了的运动量决定流逝了的时间,未发生的运动量决定将要流逝的时间。 时间是运动量,那么时间就被运动决定,不同的运动决定不同的时间,这里的运动包括各种运动:物理运动、化学运动、生物运动……为方便讨论,我们作如下定义:被某运动决定的时间称为某运动的相关时间,不被该运动决定的时间称为该运动的无关时间。
    为区别人们头脑中普遍存在的现行时间和我们定义的两类时间,把人们头脑中普遍存在的现行时间称为普通时间。决定普通时间的运动称为普通运动,决定非普通时间的运动称为非普通运动。
  显然普通时间是普通运动的相关时间,对于非普通运动而言则是无关时间,非普通时间对普通运动而言是无关时间。   显然,依据以上定义,我们可以得出如下结论:运动加快,被该运动决定的相关时间流逝加快;运动变慢,被该运动决定的相关时间流逝变慢;运动停止,被该运动决定的相关时间停止流逝。
  一只正在燃烧的煤球有四种可能的命运:a ,因外界因素突然熄灭;b,进风口被扣住,处于闭火状态;c,拔开进风罩,任其自然燃烧;d,拔开进风罩,并且用鼓风机通过进风口鼓风。  煤球的四种可能命运中,燃烧(化学运动)速率依次是Vatb>tc>td,并且ta趋向无穷大。
  这个意义可以这样表述:在同样的普通时间内,完成的运动量即流逝的相关时间Ta>Tb>Tc>Td。即d命运中因运动速率最快,被该运动决定的相关时间流逝也最快,c,b,a命运中运动决定的相关时间流逝速率同样道理,相关时间流逝速率依次减缓,并且a命运中运动决定的相关时间停止流逝。
     物理学家爱因斯坦在狭义相对论中指出,随着运动速度的加快,时间的流逝就会变慢,当速度V=C时,时间就会停止流逝。看上去狭义相对论与我们文中讨论的时间与运动速度的关系正好矛盾。
  其实,两者并不矛盾,原因在于爱因斯坦狭义相对论时间与运动速度关系中的时间是与该运动无关的无关时间(即普通时间),这个无关时间是测量出来并强加给这个运动的。  而我们文中时间与运动速度关系中的时间是被该运动决定的相关时间。
  可以这样理解两者的关系:当运动加快时,则该运动决定相关时间流逝加快。这是本文的观点。但普通时间不受该运动变化的影响,以固有的速度在流逝。那么以该运动决定的相关时间为参考,则普通时间流逝减缓。当运动速度达到极至,即V=C时,相关时间流逝速率也达到极至,这时普通时间的流逝可以忽略,即当V=C时,普通时间停止流逝。
    这正好是爱因斯坦狭义相对论关于时间与运动速度的论点。 匀速运动因其运动的均匀性,决定了被该运动决定的相关时间流逝是均匀的;非匀速运动因运动的非均匀性决定了被该运动决定的相关时间流逝是非均匀的。
  相关时间的流逝速随着运动的变化而变化。对于同一类运动而言,运动越慢,相关时间流逝越慢;运动越快,相关时间流逝越快。  在某运动加快或变慢时,普通时间却以同样的速率在流逝,因为这里的运动(非普通运动)不能影响普通时间的流逝速率。
  电影院里正在放映一部电影。电影中影像形成的运动决定的相关时间A以一定的速率在流逝。与此同时,电影胶片在逐渐老化(化学运动),它决定的相关时间B也在无情地流逝。  这两种时间分别由不同的运动决定,它们联系如此紧密,却毫不相干。
  一个时间的流逝对另一不相干的时间的流逝毫无影响。 不同的运动决定的相关时间流逝应由该运动决定的时钟去计录。例如新陈代谢运动决定的相关时间应由新陈代谢运动做成的特定时钟去计录。如果用某运动决定的时钟去计录另一个不相关的运动流逝的时间,那么这个计录下来的时间对于这个不相关的运动而言是无关时间,是人们强加给它的。
    知了是一种有趣的昆虫,它在羽化前需要在土壤中度过两年左右的黑暗时间,羽化后却只能过二周的光明时间(这里的时间是普通时间,对知了来说是无关时间)。知道这一点的人们都会对知了表达怜悯之情。
  在土壤中苦苦地熬了两年的黑暗时间,却只挽来约二周的光明时间。对知了在二周的光明时间里欢欣鼓舞,大肆喧闹表示理解。  这实在是善良人们的一厢情愿。因为在二年和二周的普通时间中,知了度过的相关时间可能是相同的,或者相反,知了在二周的光明时间中度过的相关时间比在二年的普通时间中度过的相关时间要长。
  或者不像人们想像的差别那么大。假设有人养有两群乌龟,一群乌龟养在温室中,另一群乌龟养在野外。  以一年的普通时间为准,则两群乌龟度过的相关时间不一样。在温室中的乌龟度过的由新陈代谢运动决定的相关时间长于在野外的乌龟度过的相关时间。
  因为野外的乌龟要冬眠,在整个冬眠期间,它们度过的相关时间可能只相当于在温室中的乌龟在一天一夜或几天几夜的普通时间里度过的相关时间,而不是一个冬季! 运动有许多种类,那么被决定的相关时间也会有许多种类。
    这么多种类的相关时间会不会让我们的社会陷入时间的汪洋大海中?两个运动有时会同时发生在同一个载体上。例如物体A、B从甲地至乙地做匀速直线运动,与此同时,物体A、B内的分子正在做热运动。
  也就是说,组成物体A、B的分子既做匀速直线运动,又做分子热运动。分子的匀速直线运动和热运动互不干扰。  考虑匀速直线运动时,可以不考虑分子热运动;考虑分子热运动时可以不考虑匀速直线运动。
  为了不使我们的社会陷入时间的汪洋大海中,我们在讨论某一运动时可以摒弃其它不相关的运动,我们只考虑对我们有意义的那类运动决定的相关时间,摒弃那些对我们没有意义的相关时间。 从甲地到乙地运动可以有不同的路线,直线的、曲线的、运动也可以有不同的方式,匀速的、非匀速的。
    假设某运动不管以何种路线,何种方式从甲地运动到乙地,该运动就结束,那么可称这样的运动量为该运动的相关时间寿命(最大相关时间)。假设一组运动以不同的路线,不同方式从甲地运动到乙地,就会有不同的普通时间寿命;但由于这些运动量始终是一样的,所以它们的相关时间寿命是一样的!在现代社会中,有人只活60岁,有人却活70岁,还有人可活100岁(都是普通时间寿命)。
    假设这些不同普通时间寿命的人在生前不受喜怒哀乐、疾病及其它不良因素的影响,他们的寿命只决定于他们自己特定的运动的最大运动量。虽然他们的普通时间寿命相差很多,但他们的相关时间寿命却可能是一样的。
  这决定于他们自己特定运动的最大运动量。新陈代谢运动可能是决定人寿命的最合适的运动,那么某人死亡可以理解为这个人的新陈代谢达到一定量的效应。  假设有两个同卵双生的孪生子甲、乙。
  在他们生存期间,他们的生命不受任何外界因素威胁。其中甲是一个非常勤奋的人,经常睡三更,起五更地学习、工作。而乙则非常懒惰,是一个除了吃便是睡的家伙。显然甲的新陈代谢速率大于乙的。如果甲最终活了60岁(普通时间),那么乙的寿命肯定大于60岁(普通时间)。
    以上现象在现实生活中确实存在,一般长寿的人都有一个共同的特点,那就是淡薄名利,清心寡欲。例如得道高僧,因为与世无争,清心寡欲,他的新陈代谢速率肯定低于那些追名逐利,物欲横流的世人,所以高僧都会长寿(普通时间寿命)。
  有人可能会这样认为,和尚是由于打坐、吃素、念经才长寿的。  以至于有人为求长寿而吃素。其实打坐、吃素、念经都是使人心静即减缓新陈代谢速率的手段,不是长寿的直接原因,心静才是长寿的直接原因。
  而那些追名逐利,物欲横流的人一般都在透支自己的寿命,当他们完成了他们一生的新陈代谢量,他们就寿终正寝了。所以过度操劳的人都不会长寿。 假设外太空中存在这样一类外星人,把他们称为N外星人。
    N外星人周围的运动,包括N外星人体内的新陈代谢运动非常特别,都是匀加速运动,并且加速度都是一样。N外星人也有自己的时钟来计时。在地球人看来,N外星人的寿命会愈来愈短。(在地球人眼中,N外星人的普通时间寿命对N外星人而言是无关时间寿命,是地球人强加给N外星人的)譬如会是这样一种情况,第一代人活了100岁,第二代人只活99岁,第三代人只活98岁……。
    若用N外星人自己的时钟来测量他们自己的寿命,那么测出的寿命是N外星人的相关寿命。则N外星人得到的结果是第一代人活了100岁,第二代人活了100岁,第三代人还是活了100岁……。
  在N外星人自己看来,他们的相关时间寿命并没有变化,都是一样的,因为他们的时钟在做同样的运动。  他们永远不会感觉到自己的寿命在缩短,更不会为此而忧心忡忡。同样如用普通时钟去测量四季的长度,则四季的普通时间长度是一样的。
  但是用生物,特别是非恒温动物新陈代谢运动做成的特定的时钟去测量四季的长度,将会是四季的相关时间长度,则相关时间长度会有不同!普通时钟所测量的时间,因其运动不受四季变化影响,或很少受其影响,对四季而言是无关时间,而生物时钟则受到四季变化的影响,测量出来的时间若不完全相关,但至少部分相关。
    所以用生物做成的时钟测得四季的长度会有不同。 相关时间有一个流逝的速率。相关时间的流逝速率可以定义为该运动在一定的普通时间内完成的运动量,即Vt=K·S/t。(其中Vt为相关时间流逝速率,K为常数,它的值决定于它对应的运动,S为运动量,t为普通时间)其中S/t=V为该运动在普通时间内定义的速度,则Vt=K·V该公式表明相关时间流逝速率与该运动在普通时间内定义的速度呈一定的线性关系。
    不同类的运动有不同的K值,同类的运动对应相同的K值,具体的运动所决定的K值为多少,本文不予讨论。 如前文中实例运动A、B,从甲地运动到乙地,则VtA/VtB=KVA/KVB=VA/VB=25/20=5/4。
  其意义为运动A的相关时间流逝速度比运动B 的相关时间流逝速度快1/4。  如果运动 A恰好是一个时钟,则时钟A就可以计录无关时间B的流逝情况,如果VtA/VtB=1/1,并且至始至终VtA/VtB=1/1,那么时钟A就可以测出运动B的相关时间流逝情况。
   虽然时钟可以测量普通时间的流逝,但时钟的运动不是普通运动,也不和普通运动具可比性。  时钟之所以能够计时是因为它一个周期接一个周期去计量普通时间,并且每一个周期等长。
  秒针移动一小格流逝的普通时间和移动下一小格流逝的普通时间是相同的。秒针的运动是间歇性的,每移动一小格,就有一次停顿。在秒针停顿的这一刹的普通时间里,秒针决定的相关时间停止流逝,普通时间却照样流逝。
     由于运动决定时间的流逝,那么从普通时间的流逝状况就可以反映普通运动的变化情况。铯原子钟利用铯原子的振动作为计时的基础。假设铯原子振动一次所耗的普通时间作为一个时间尺度。
  由于铯原子的振动频率相当稳定,可以这样认为,一个时间尺度和下一个时间尺度是完全相同的,那么可以看出普通时间在整数个时间尺度内是均匀流逝的。  至于在一个时间尺度内是否均匀流逝则不得而知。
  如果存在一个周期运动,并且它的周期比铯原子的振动周期还要稳定,它的一个周期比铯原子的振动还要短。那么人们就可以利用这个运动做成一个性能比铯原子钟还优秀的时钟。同样把这个运动一次所耗的普通时间作为一个时间尺度。
  用这个运动测量出来的普通时间在整数个时间尺度内是均匀流逝的。  如果这个运动的周期任意小,那么被测量出来的普通时间在任意小的时间尺度内都是均匀流逝的。显然不是人们首先就认识到普通时间是均匀流逝的,而是人们用这样的计时方法去测量普通时间就决定了普通时间是均匀流逝的。
  如果人们将来认识到普通运动,就会发现这个普通运动一定是在任意小的时间尺度内是匀速的。   家里妈妈正在做饭,这时妈妈有事外出,就点燃一只香,同时告诉儿子,等这只香烧完,饭就煮熟了,就要把饭从炉子上端开。
  也许是儿子贪玩,他希望饭早点熟,就用扇子使劲扇烧着的香,等香烧完他就把饭从炉子上端开。后来等妈妈回来一看,饭并没有煮熟。这件事你能说是儿子错了吗?妈妈点燃的香实际上成了一只时钟,在一只香烧完的普通时间内,煮熟饭的运动能将饭煮熟。
    燃烧的香可以计录煮熟饭的运动所流逝的相关时间,但这两个运动却互不相关。当香用扇子使劲扇时,运动加快,那么当香烧完时,饭并没有煮熟,儿子犯这样的错误值得原谅。同样,我们可以使时钟快转或慢转,但都不能影响普通时间的流逝速度。
  快转或慢转的时钟已经和普通时间的流逝不相关。   在生物学领域,有一个有效积温的概念。动物性腺发育的最低温度叫做生物学零度。以此为起点,高于生物学零度的温度为有效温度,将每天的有效温度加起来称为有效积温。
  在其它条件都满足的前提下,动物首次性成熟的有效积温是一定的,即是一常数。如果在首次性成熟时间里,温度越高,首次性成熟时间将缩短;反之,则延长。  对于这一现象,我们可以根据时间与运动的关系来解释:动物性腺成熟即是动物体内的新陈代谢运动,特别是性腺的新陈代谢运动达到了一定的运动量。
  在动物能耐受的温度范围内,温度高低和动物体内的新陈代谢运动速率呈一定的正相关。温度越高,新陈代谢运动速率就越快,完成一定的运动量就只需较短的普通时间,更早达到性成熟;温度低,新陈代谢运动速率就低,完成一定的运动量就需较长的普通时间,更晚达到性成熟。
    但不管是高是低,有效积温却是一样。这里的有效积温恰好是该动物性腺发育所需完成的新陈代谢运动决定的相关时间。同样的例子如鱼卵的孵化。孵化温度高,鱼苗提前出膜;孵化温度低,鱼苗就晚出膜。
  出膜时间与温度呈现一定的负相关。人的胚胎发育也一样,因人是恒温动物,并且每人的体温基本一致,即胚胎发育的温度基本一致。  除少数因特殊原因而早产外,胚胎发育成熟所需的相关时间基本一样,则胚胎发育成熟所需的普通时间也基本一样,即十月怀胎,一朝分娩。
   生活在寒带的人比生活在热带的人平均长寿10~30岁。对于这一现象,“生命耗能”学说这样解释,每个人都有其特定的生命能,此能一旦释放完毕,生命即告结束,此人就寿终正寝了。  所以,为了长寿,必须让生命能缓慢释放。
  “生命耗能”学说没有指出生命能因低温而释放缓慢的原因。在我们看来,这里所谓的生命能就是我们在文中讨论的由新陈代谢运动决定的人的相关时间寿命。低温环境意味着较低的体温。较低的体温意味着较低的新陈代谢运动速率。
  度过一定的相关时间寿命就需要较长的普通时间。  这就是生活在寒带的人比生活在热带的人长寿的原因。“生命耗能”学说有一实际应用。美国生物化学家史特鲁博士试制了一种冰柜,可使人的体温降低15℃,每晚在冰柜中睡觉,次日凌晨,冰柜自动升温至37℃,人可以照常生活、上班。
  因为降低体温,可以延长寿命。不少人都申请每晚使用这种冰柜。  我们怀疑使用这种冰柜可以取得预定的目的。依据本文讨论的运动与时间的关系,睡在这种冰柜的人的确会长寿。但是,人在睡眠时有一件重要的事必须要做。
  他要把睡觉前一天积累在自己体内,在白天来不及排出体外的垃圾一一各种代谢废物在睡眠过程中及时地全部排出体外,这样第二天才会有充足的精力去生活、工作。  在一定的普通时间内,例如6小时,正常体温的人度过的相关时间假设也为6小时,他可以及时完全地排出体内的垃圾。
  而睡冰柜的人则不然,低体温决定低的新陈代谢速率,相关时间流逝也会随之减缓,在6小时的普通时间内,他的相关时间可能只过了1小时!也就是说,在6小时的普通时间内,常人睡了6个小时,而睡冰柜的人则只睡了1小时。
    直接后果就是睡冰柜的人睡眠不足。虽然延长了普通时间寿命,但应该说和熬夜争取时间没什么两样。 近年来发生的令人震惊的神秘事件,莫过于“泰坦尼克”号幸存者的再现。两位幸存者从那次有名的轮船遇难事件以来,没有衰老迹象,虽然悲剧过去了七、八十年。
  一般的解释如他们穿越了“时空隧道”,而我们认为这是由于低体温的缘故,他们都在冰山上被发现,他们的相关时间流逝变慢了。  两位幸存者在被发现后的几个月时间内迅速地显出衰老的迹象这一事实是“时空隧道”理论不能解释的。
  我们认为原因可能有两种:一,低温对人体内各脏器的影响不一样。低温对体表的影响大于对体内脏器的影响;二,从解剖角度看,从体表到体内的温度并不一样,体表的温度低于体内的温度。  无论是哪种原因,都表明体表的相关时间流逝速率低于体内脏器的相关时间流逝速率。
  在体表还没显出衰老的迹象时,体内脏器已经衰老(还是比常体温的人衰老得慢)。恢复正常体温后,体内脏器已经衰老的事实最终要在体表表现出来。于是两位幸存者又好像比常人更快地显出衰老迹象。 运动减慢,可以减缓相关时间的流逝速率在生物学上的应用还有许多,如冷冻精液、血液、疫苗可以将精液、血液、疫苗保存更长的普通时间。
     我们来看一看曾引起广泛兴趣的一个问题——“双生子佯谬”,它曾经困扰物理学界几十年,特别是50年代掀起了空前激烈的争论,发表了许许多多的文章。时至今日,“双生子佯谬”的问题,在理论和实践上已经很好地解决了。
  “双生子佯谬”只在有牛顿的绝对时间概念的人头脑中才存在。  我们对“双生子佯谬”的解释是,像前面讲到的一样,人的寿命由人的新陈代谢运动决定,物理的运动,譬如飞行,不管是高速还是低速,它决定的时间对人的寿命是无关的。
  乘着飞船的挛生子甲的新陈代谢运动如果始终和留在地球上的挛生子乙保持一致,那么当他们再见面时,如果能再见面的话,应是同样苍老,不会出现年龄差别!因为他们的相关时间以同样速率在流逝。   核燃料在发生核裂变时能够释放出巨大的能量,这个能量在普通时间里如果是瞬间释放,就会有巨大的杀伤力。
  原子弹就是这种原理的具体应用。在战争期间,原子弹是极好的杀伤性武器。在和平时期,如何利用核燃料释放出的巨大能量成了人们追求的目标。核能发电就是人们和平利用核能的一个例子。  同样是利用核燃料发生核裂变释放出的能量,这个能量如果在适当长的普通时间里缓慢释放,以致于人们可以把释放出的能量加以利用。
  同一块核燃料用来做原子弹和用来发电,最终核裂变发生的运动量是一样的,即裂变成其它物质,释放出能量。它们的相关时间总量是一样的,虽然发生同样运动量所需的普通时间相差几万倍、几十万倍。  和平利用核能是减缓运动而减缓相关时间流逝速率在物理学上的应用。
   在生活中,改变运动速率而改变相关的流逝速率的例子就更多了。例如,有人正处在煤气包围中,在10分钟或更长的时间内,此人处在煤气中的状态才会被解除。正常人在这段时间内会因煤气中毒而死亡。如果这个处在煤气中的人练过中国气功,会用龟息法来呼吸。
    那么他会立即使用龟息法,减少自己的呼吸频率,也就是减缓自己的新陈代谢速率,安全地度过10分钟的危险时间(普通时间),等待救援。在10分钟的普通时间里,假设常人度过的相关时间也为10分钟,但这个用龟息法逃过劫难的人度过的相关时间可能就只有1 分钟。
  在煤气中度过1分钟不致于夺去一个人的生命,这就是他能够幸免于难的原因。   瓢泼大雨中,某人距一避雨点尚有100米距离,若以步速5米/秒,则需20秒才能避开雨淋;若以跑速10米/秒,则需10秒就能避开雨淋。
  为更早避开雨淋,这个人肯定会跑步奔向避雨点。 在以上两例中,前者通过降低运动速率,使相关时间流逝减缓。后者则采取加快运动速率,使相关时间流逝加快,就可以少淋10秒钟的大雨。  同样如你开车去上班,这时你发现离上班的普通时间不多了,而你还有很多的运动量(到达上班地点)还没有完成,这时你会加快车速,让自己在不多的普通时间内度过更多的相关时间,使自己不致因上班迟到而被扣奖金。
   以上实例表明,人们可以通过改变运动的速率来控制相关时间的流逝速率。  放电影是最直接有力的证明。植物的生长通常需要几周、甚至几月的时间(普通时间)才能完成。为了观察植物生长情况,让人在植物旁边守候几周或几月时间是很困难的。
  人们选择慢镜头快放的手段,即将植物生长过程用慢镜头拍摄下来,再用快速放映的办法放映,使需要几周或几月时间才能完成的运动量在几分钟内就完成了。  有些运动只需几秒,甚至零点几秒就完成了。
  为了观察到这类运动的发生、发展情况,可以使用快镜头慢放的办法,让只需零点几秒就结束的运动量在几分钟内才能完成。 既然人们可以加快或减缓相关时间的流逝速率,那么人们可不可以扭转时间流逝的方向,让时间倒流,让我们返老还童。
    下面我们来谈谈时间的方向性。讫今为止,物理学家对时间的方向性作出了多种定义。英国理论物理学家史蒂芬·霍金认为,至少存在三个时间箭头将过去和将来区别开来。他们 热力箭头,这就是无序度增加的时间方向;心理学箭头,即在这个时间方向上,我们能记住过去而不是将来;还有宇宙学箭头,也就是宇宙膨胀而不收缩的方向。
    这三类时间都是不可逆转的,因为决定这些时间的运动都不可逆转。如果存在可逆转的运动,那么被该运动决定的相关时间会不会逆转,出现时光倒流现象?我们的回答是肯定的。存在这样的运动,例如电影在回放时,电影胶片上承载的影像所代表的运动在可逆地运动,那么它所决定的相关时间在逆转,出现了时光倒流现象。
    但切不可为此而欣喜若狂,因为这里逆转的时间对人及其它事物而言是无关时间。虽然电影中时间正在倒流,但是看电影的人的相关时间仍按自己特定的速率在向前流逝。逆转的运动只能使自己决定的相关时间发生倒流,而不能使别的运动决定的相关时间也发生倒流,除非别的运动也发生逆转。
  虽然电影中时光在倒流,但电影胶片却在不可逆地老化(化学运动)。  当电影中时光在倒流时,你不能指望电影胶片会由旧变新。因此,时间能不能倒流,决定于决定它的运动能不能逆转。如果有一天人的新陈代谢运动能够逆转,那么我们就真的可以返老还童了。
   。

2018-04-13

79 0

     假定我们现在再次坐上爱因斯坦火车,在无限长的轨道上奔驰。在这条轨道上有两个车站,它们之间的距离是864,000,000公里。这列火车一每秒240,000公里的速度前进,需要1小时跑完这段路。
  两个车站各有一只钟表。一位旅客在第一个车站上车时,按车站的钟对了自己的表。  当到达第二个车站时,他却吃惊地发现,它的手表慢了。     这是怎么回事呢?     为了弄清这个问题,让我们假定,这位旅客在车上点起一只火把,放置在车厢地板上。
  火把发出的光束很快到达车厢顶壁。在车厢顶壁与火把垂直处,有一面镜子,镜子又将光束发射回到火把上。这时旅客看到光束往返的路线是垂直的。  但是,月台上的人看到的情景却很不相同。
  月台上的观察者看到,在光束从火把到达镜子的过程中,由于火车的运动,光线的传播路线是向后倾斜的。在这一过程中,光束经过的路线是一个等腰三角形的两腰长的和。     通过这一事实使我们发现,月台上的人看到光束在这一过程中传播的距离是一个等腰三角形的两腰之和。
    而火车上的人看到光束传播的距离则仅仅等于这个三角形高的二倍。显然,前者的长度大于后者。另一方面,我们知道,光数是一中绝对速度。对于火车上的人和月台上的人来说,光速当然都是相同的。
  于是我们就得出结论:从月台来看,光从射出到返回所经过的时间要比从火车上看经过的时间长。   从上面的事实我们很容易计算出这样的结果:从车站上经过了10秒钟,而火车上看仅仅经过了6秒钟。
  这就是说,根据车站的钟表,如果火车运行一小时到达另一车站,那么按照乘车人的手表,火车仅仅运行了36分钟。换句话说,乘车人的手表要比车站上的钟表每小时慢24分钟。        显而易见,这列火车的速度越快,时间滞差就越大。
  如果将火车的速度提高到接近光速,那么车站上一小时的时间,在火车上的速度就能减小到极小。      由此我们得出结论:一切运行中的钟表比静止的钟表要慢。这是否与我们提出问题所依据的相对论相矛盾呢?这是否意味着最快的钟表就是处于绝对静止状态的呢?      不是。
    情况并不如此。因为火车上的钟表和车站上的钟表的快慢,是在完全不同的条件下进行比较的。实际上,这里有三个钟表,而不是两个。这位旅客是根据两个不同车站上的两个不同的钟表来校对他的手表的。
  相反,如果在这列火车的前后车厢都有一只钟表,当火车飞驰之际,旅客将车站钟表同前后车厢的两只钟表对照时,他就会发现车站钟表所表示的时间,总是落在后面。  假定这列火车相对于车站作匀速直线运动,那么,就可以认为火车是静止的,而车站是运动的。
  自然界的规律对于他们来说都是相同的。     当一个观察者相对于它的手表处于静止状态时,他就会发现下列事实:相对于他处于运动状态的钟表,总是比他自己的表快;而且这些运动中的钟表运动的速度越快,它们所表示的时间就越快。
         这一现象和下面的实例是一个道理:两个站在两根不同电线杆旁边的观察者,都从各自所处的位置来断定他们各自观察电线杆的角度要比对方的观察角度大。         现在让我们假定,这辆爱因斯坦火车沿着一条圆形轨道,而不是直线轨道运行。
  火车经过一段时间的运行,就会回到它出发的地方。  就象我们在前面讨论过的那样,这时乘车的人就会发现他的手表慢了。而且火车运行得越快,它的手表慢的就越多,如果不断增大火车的速度,直至火车运行速度增大到某一数值时,就可能出现这种情况:乘车人仅仅经过了一天的旅程(根据他自己的手表所表示的时间)回到他出发的车站,对于车站上的人实际上确实数年已经过去了。
         在这一圆形轨道上旅行的过程中,只有两只钟表——火车上的钟表和出发车站上的钟表。     上面讨论的问题是否与相对论相矛盾呢?我们可否认为旅行者是处于静止状态,而出发时的车站则是以爱因斯坦火车的速度沿圆形轨道运行呢?如果是这样的话,我们就会得出这样的结论:车站上的人仅仅经过了一天的时间,而火车上的旅行者则度过了数年。
    这一结论是错误的。下面我们谈谈为什么是错误的。     我们已经讨论过,只有当一个物体不受任何外力的作用时,才能认为这一物体是处于静止状态。正如我们已经知道地,两个静止的物体,可以是相互处于匀速直线运动中。
  这也就是说,两个相互处于匀速直线运动的物体是静止的物体。  但是在圆形轨道飞驰的爱因斯坦火车上的钟表,却承受着离心力的作用,所以我们不能认为这只钟表是处于静止状态的。车站钟表和火车上的钟表所表示的视察是绝对的。
       假如两个人在分别时,他们的表所指的时间是一致的,然后两人又相会了。处于静止不动或以匀速直线运动的人所携带的表就会快,因为这只表没有经受任何外力的作用。       设想我们乘上一列以接近光速飞驰的火车。
  在这列火车上,可以使我们进入将来,但不可能回到过去。为什么不能回到过去,也就是说,为什么不可能看到过去的事件重演呢?     狭义相对论告诉我们,物体运动的速度,只能接近光速,而不能超过光速。
  实际上人们还未发现过比光速更快的运动。  例如,我们可以得到高速运动的电子,它们的速度可以接近光速,但从未发现超光速的电子。进入将来只不过从表面看是矛盾的,实际上这是相对论阐述的客观规律。
     宇宙空间有很多里我们远达40光年的星球。我们已经知道,不可能有比光速更快的速度。因此可以得出这样的结论:我们要到达这样的一个星球上去,不可能少于40年的时间。  但是这样的一个推论是错误的,因为在做出这样一个推论时,没有考虑到运动中时间的收缩。
        假定我们乘一艘飞船,以每秒240000公里的速度飞向距地球40光年的一个星球,需要50年才能到达。但是当我们乘上以如此高速飞行的飞船,时间将以10比6的比率收缩,于是我们就只需要30年,而不是50年到达这个星球。
    我们可以尽量提高宇宙飞船的速度,以至将速度提高到接近光速,以便减少我们到达这一星球的飞行时间。从理论上来讲,将飞行的速度提高到足够的程度,我们能够在一分钟之内到达这一星球,而且再返回地球。
  但是就在这同时,地球上已经过去了80年。     这样一来,从表面上看我们发现了一条延长人类寿命的途径,尽管一个人的年龄是以他自己实际经历的时间而定。  所谓延长寿命,只不过是从另外一些人的角度来看的。
  然而遗憾的是,如果我们对这一问题进行更深入的探讨,就会发现,所谓延长人类寿命这种前景只不过是虚妄的幻象而已。     首先,超越地球引力而进入任何可见宇宙领域后,人体不能适应那种长期加速度状态。
  要将速度提高到接近光速,需要相当长的时间。  其次,人类无法承担星际旅行所需要消耗的能量。实际上,即使是宇宙飞船达到比光速还要小几万倍的第二宇宙速度所需要的能量已是非常巨大,而我们设想中的宇宙飞行所需要的巨大能量就可想而知了。
       我们已经发现,时间并不是一个绝对概念。时间是相对的,而且必须根据观察时间的参照系来确定某一具体时间。       现在我们来讨论空间。在讨论麦克尔逊实验室之前,我们就已经发现空间是相对的,然而,我们仍然认为体积是物体的属性。
  物体的这一属性是不以观察它的参照系而转移的。但是,相对论又使我们放弃这一信念。就象由于我们接触的速度总比光速小得多,因而产生了认为时间是绝对的这一偏见一样。       我们设想,那列爱因斯坦火车现在要通过一个 公里长的车站月台。
  火车从月台一端到达另一端,按车站钟表需要10秒。但是按火车上乘客的手表,火车通过月台则只需6秒。所以乘客完全有理由得出这样的结论:月台不是 公里长,而是240000X6=1440000公里长。
       这里我们看到,从相对于月台处于静止的参照系来看,月台较长;而从相对于月台处于运动状态的参照系来看,则月台较短。由此可知,一切运动中的物体,沿运动方向而收缩。     但是这种收缩根本没有证明运动是绝对的:一旦我们从相对于一个物体处于静止的参照系来观察该物体时,这一物体就有其真实的体积。
    同样,火车上的乘客会发现月台收缩了,而在月台上的人则会认为这列爱因斯坦火车变短了。这种现象也并不是一种光幻觉。用任何测长仪器来测量,都会得到同样的结果。     同这一发现有关,现在必须纠正我们前面做出的关于爱因斯坦火车上前后两门打开时间的结论。
  在“早”与“迟”这一节里,当我们以月台上观察者的角度,来测算前后两门打开的时间时,我们假定运动中火车的长度与静止火车的长度是相同的。  但实际上对于月台上的人来说,火车要短些。
  同样,根据车站钟表,打开前后们所经过的时间间隔,实际上等于24秒。而不是10秒。当然,这一纠正,对我们前面已经作过的那个结论,并没有实质性影响。     从长度的收缩,我们顺便谈一下标尺的收缩。
       我们要问,飞船飞行的时候,飞船上的标尺和地球上的标尺是一样长吗?     我们已在前面讨论过,空间的量度与观察这一量度的参照系有关。  所以,在飞船上的尺和地球上的尺是不会一样的。
  通过火车相对于月台的长度问题的讨论,我们得知:沿运动方向固定在高速运动飞船上的尺,如果由地球上的人来观测,就比飞船上的人观测的长度短。至于长度收缩多少,是与飞船飞行的速度,也就是两个参照系之间的相对速度有关。
       相反,固定在地球上的尺的长度,若由飞船上观察者来观测的话,则沿运动方向的长度不是伸长,也是缩短。       由此,我们得出结论:当一个物体对于某参照系是静止的时候,就这个参照系来看,物体长度最大。
  沿垂直于运动方向时,长度则不发生变化。     这种长度收缩的现象是真实的吗?这是不容怀疑的。不但运动的物体沿运动的方向产生收缩,而且收缩遵循着一定规律。这些都已从实际现象中得到证实。  我们平时看不到这种收缩现象,是由于在低速缓慢的运动中,这种现象是不显著的。
  例如,即使物体运动速度达到每秒3万公里,长度的收缩也不过是千分之五。   但是当物体运动速度接近光速时,情况就不同了,这时候长度的收缩非常显著。静止的时候,一米长的尺,沿相对运动方向的长度就会收缩成几厘米。
    如果物体速度变得就等于光速,那么长度就会缩减成零。然而,这是不可能的。这一点也说明了光速是速度的最高限。一般物体的速度,无论如何也不会达到光速的。     如果在以每小时50公里的速度运行的火车上,一位乘客以每小时5公里的速度朝着车头方向行走。
  那么相对路轨而言,这位乘客的速度是多少?显然,他前进的速度是每小时55公里。  这一回答是根据速度相加定理得出来的。而且我们认为,这一回答毫无疑问是正确的。确实是这样的:火车一小时运行50公里,火车上的人又在这一小时内行走了5公里。
  于是人一共走了55公里。但是,因为有一个最高速度的存在,所以使速度相加定理不能普遍适用。比如说,爱因斯坦火车上的乘客以每秒100000公里的速度行进,那么相对路轨而言,它的速度就是每秒340000公里,但是由于这一速度超过了光速,所以这样的速度是根本不可能的。
         于是我们通常运用的速度相加定理,不是在任何情况下都是精确无误的。它仅仅适用于比光速小得多得低速度。     在关于相对性原理的讨论中,经常要提出与各种同传统观念相反的论点。
  速度相加定理,就是我们根据这种表面看来是合理的论点推导出的。根据这一定理,我们将火车在一小时内运行的距离,同乘车人在车上演火车运行方向一小时内运行的距离相加。  但是相对论告诉我们,这两个距离是不能相加的。
       另外,要求的相对于车站乘车人的前进速度,必须按车站钟表计算出乘车人一小时前进的距离。而要求的乘客在车上的速度,必须使用固定在这列火车上的钟表。我们已经知道,这两处的钟表所表示的时间是大不相同的。
       由此我们得出这样的结论:接近光速的高速度的相加方式,同我们所习惯的速度的相加方式是很不相同的,我们可以通过实验来观察这一速度相加现象。  例如,可以通过观察光在传播的速度,同光在静止中传播的速度与水流速度的和并不相同,而是小于后两者的和。
  这一发现也要归功于相对论。     假如两个速度相加,其中一个速度恰好是每秒30万公里,那么速度相加就会有一种非常特殊的情况出现。我们知道,光速具有永恒不变的特性,因而不必考虑观察这一速度的参照系的运动情况。
    假如我们将任何一个速度,同每秒30万公里的光速相加,仍会得到每秒30万公里的速度。     根据速度相加并不能普遍适用这一现象,我们可以作一简单的比较,来进一步说明这一现象。
       我们知道,任何一个三角形三个内角的和等于两个直角(180度)。现在设想,在地球表面画一个三角形,这个三角形三个内角的和就会大于两个直角。  这是由于地球是圆的,因而这个三角形不是在一个平面上。
  仅当三角形的面积近于地球表面这样大的面积时,上面提到的两个三角形的不同才能被发现。     只有当我们讨论普通速度时,才能运用速度相加的一般原理。这就象测量地球表面的小块面积时,才能运用平面几何学的原理是同样的道理。
     。

2018-04-13

76 0

不可能倒退和停止! 即使达到了,看到的是以前的"像".而不是“物”。你看片时也可以倒着看啊。 有了物质才能谈速度!物质达到光速,质量就无限大! 你想想,达到了光速。说明它有速度,速度存在就证明时间存在!速度如果停下来就达不到光速,时间还是停不了!

2018-04-13

75 0

    可不可以这样理解,以前时间发生的事件都有影像产生,比如天上的星光。我们知道离我们最近的恒星(比邻星)距离我们4光年,就是说我们此刻看到的光是它四年前的光,从时间轴上来说,我们定位在比邻星的四年前。
  假设在距离比邻星6光年,且在比邻星与地球连线的延长线上距离地球2光年处也有一颗星(我们定义为6光年星),那它一定只能在2年后才能看到我们此刻看到的比邻星的光。  再假设观察者在超光速运动下,快到从地球到6光年星的时间可以忽略不计,那么当观察者到达6光年星时,他看到的比邻星的光是地球在2年前就看见过的光。
  这就是所谓时间的倒退吧。 以上纯属个人推想。欢迎探讨。

类似问题换一批

热点推荐

热度TOP

相关推荐
加载中...

热点搜索 换一换

教育/科学
理工学科
出国/留学
院校信息
人文学科
职业教育
升学入学
外语学习
学习帮助
K12
理工学科
理工学科
生物学
农业科学
数学
化学
天文学
环境学
建筑学
工程技术科学
地球科学
生态学
心理学
物理学
举报
举报原因(必选):
取消确定举报