时间在任何情况下的流逝速度都相同吗?
答案是否定的
19世纪末到20世纪初,随着"以太"的破产和麦克斯韦电磁理论的大规模应用,身处瑞士专利局的小职员爱因斯坦,用"光速不变且不可被超越"重新审视了我们的宇宙,发现"时间"其实并不客观,它在近光速运动状态下,以及强引力状态下,流逝速度是要远远慢于地球上的,而对于达到光速的光子来说,时间对它来说甚至根本不存在。
宇航员难题
一名宇航员以光速或者近光速离开地球一年后再返回地球,根据常识,宇航员离开地球再返回地球用了两年时间,地球上也应该过去了两年时间,但根据爱因斯坦的相对论,宇航员再返回地球后,地球上其实已经过去了亿万年,甚至考虑到太阳系本身的运动,地球早就不在原来的空间位置上了。
因为在相对论中时间是相对的而不是绝对的,虽然静止质量不为零的物体无法达到光速,也无法让时间真正停下来,但飞船在接近光速的过程中,也会因为参考系的运动速度增加,而导致参考系下时间流逝速度变慢,也就是"速度越快,时间越慢"
如果宇航员离开地球与返回地球时的速度都是0.99倍光速的话,等他回到地球后,地球上其实已经过去了14年,而如果飞船的速度是0.99996247倍光速的话,时间就会膨胀到"天上一天,地上一年"的程度,因此宇航员回到地球后,地球上就会过去730年。
引力也能影响时间?
在硬科幻电影《星际穿越》中,主角一行人在黑洞旁边的星球上进行任务时,时间被旁边的老年黑洞"卡冈图雅"严重扭曲,达到了"一小时七年"的程度,所以最后男主再见到他的女儿时,自己依旧是当年出发时的样子,女儿却垂垂老矣。
20世纪以来,不断发射的人造卫星和飞机原子钟实验,都证明了"时间流逝速度取决于物体运动速度,运动速度越快,时间越慢",但在后来的广义相对论中,引力也成了影响时间流逝速度的原因之一。
引力变迁史
牛顿是第一个对引力现象进行总结归纳的物理学家,但他并不知道引力是如何产生的,只知道质量越大引力越大,直到爱因斯坦用黎曼几何"支撑"住自己的广义相对论后,"引力是由质量扭曲时空造成的几何跌落"这一解释,才被科学界接受。
但作为和相对论齐名的现代物理学另一个支柱,量子力学认为引力并不是由质量扭曲时空产生的,而是和其他三种基本作用力一样,是由名为"引力子"的基本粒子交换产生的,但遗憾的是直到今天物理学家们都没能在对撞击里找到引力子,所以目前引力的标准解释还是以广义相对论的表述为准。
不过量子力学与相对论在引力上的矛盾也证明了,这两个理论远不是物理学的终极理论,在它们之上一定有更完善的理论在"统御"着他们,也就是爱因斯坦晚年一直在努力构建的"统一场论"或者说"大统一理论"
人类真的能达到光速吗?
在《三体》中人类乘坐能达到光速的20%的核聚变飞船时,需要在船舱内灌满深海液来抵御加速度带来的伤害。
而从现实角度出发,就算未来真的出现了能以近光速飞行的飞船,人类的肉体凡胎也会加速度而被压成纸片人,所以未来真正能让人类以近光速遨游宇宙的绝不是飞船技术,也不是能源技术,而是空间技术。
根据广义相对论,我们所处的宇宙时空是能被质量任意扭曲的,黑洞就是质量扭曲时空到极致的产物,连光都无法逃脱它的引力深井,现代物理学认为人类可以用"奇异物质"或者说"负质量"来把两个相隔千万光年的星球连接到一起。
这种被称为"虫洞"的时空技术,才是最适合人类文明探索宇宙的技术。
时间是虚拟的,爱因斯坦为什么说光速飞行一年,地球已过去千万年?
一名宇航员以光速或者近光速离开地球一年后再返回地球,根据常识,宇航员离开地球再返回地球用了两年时间,地球上也应该过去了两年时间,但根据爱因斯坦的相对论,宇航员再返回地球后,地球上其实已经过去了亿万年,甚至考虑到太阳系本身的运动,地球早就不在原来的空间位置上了。因为在相对论中时间是相对的...
光速飞行1年返回,地球上已经是沧海桑田,这该如何理解?
爱因斯坦在1905年和1916年分别提出狭义相对论和广义相对论,打破了牛顿的绝对时空观,爱因斯坦认为时间是相对的,简而言之就是每个人的时间可能是不同的,影响因素只有两个,物体的运动速度和所处的引力场强度都会影响时间的流逝速度。按照狭义相对论来讲物体的运动速度越快时间的流逝速度就会越慢,在这种因...
...论说如果你以光速飞行1年回来,地球上已是过了几百年`这是为什么?
为使问题简化,只讨论这种情形,火箭经过极短时间加速到亚光速,飞行一段时间后,用极短时间掉头,又飞行一段时间,用极短时间减速与地球相遇。这样处理的目的是略去加速和减速造成的影响。在地球参考系中很好讨论,火箭始终是动钟,重逢时B比A年轻。在火箭参考系内,地球在匀速过程中是动钟,时间进程...
如何最简单理解光速飞行一年,地球上过去100年?
除了速度引起时间膨胀外,爱因斯坦在1916年的广义相对论中,还证明了“引力也会引起时间膨胀”,硬科幻电影《星际穿越》就是利用这一点,实现了主角比女儿更年轻的情节自洽。在现有技术水平框架下,让所有人都直观感觉或者体会到时间膨胀效应,显然是不可能的,但人无法感觉到时间膨胀效应,并不...
一个人在光速的飞行器上度过一年,再回到地球,发现自己的同伴已经是老...
根据爱因斯坦的相对论,时间是可以改变的,速度越快的物体,其时间越慢。I为相对时间,I'为地球时间,当飞行器速度接近光速情况下,根号下的值越来越小,接近0,那么I的值也接近0.I\/I' =√[1-(v\/c)²]即在地球上经过了时间I',但在接近光速飞行器内部的时间I仅仅经过了很小的一段时间。
飞船以0.99999倍光速在宇宙中航行一年,地球过去了多久?
也就是说,我们乘坐0.9999倍光速的飞船在宇宙中航行一年,地球将过去百年左右,这个时间差并没有我们想象的那么夸张,如果只是0.999倍光速飞行,那时间差可能只能70年左右,如果是更小的0.9倍光速飞行,那时间差就更小了,可能只有几倍。由此可见,我们想要体验到那种时光穿越的明显差异,至少也需要将...
人以光速离开地球一年,再以光速返回,那么地球上过去了多长时间?
所以爱因斯坦的相对论目前就是正确的。也就是说飞船出去两年回来时,地球己经物是人非了,己不是两年的事情了,而是己经过了几千年的时间了。 这个问题涉及到了爱因斯坦的相对论。 首先,相对论禁止人以光速运动,因为人是有静止质量的,加速到光速需要无限能量。如果有人以足够接近光速的速度离开地球,然后再以相同速度...
“天上一日,地上一年”跟光速之间,真的有关系吗?
根据相对论中的相关理论,如果一个人以极快的速度(比如说接近光速)飞行一段时间,又或者这个人跑到一个质量非常巨大的天体(比如说黑洞)附近呆上一段时间,那么当这个人回地球上之后就会发现,他自己的时间与地球上的时间出现了巨大的差异,有可能他只度过了一天,而地球上却已度过了一年。有意思的...
人类光速往返地球一年,地球上到底会发生什么?
如果人类光速往返地球一年后,地球上并不仅仅只是过了一年那么简单。根据爱因斯坦相对论里的 时间亏损(慢钟效应)理论 : 飞船上流逝的时间并不等同于地球上同等的时间 ,这两个空间是存在一定的时间差的,所以才会导致飞船一年,地球却可能已过了几十年。二师姐想起中国神话中常有天上一日,人间数十年的...
地球是历史整体的时空-时间是怎么回事?
正因为这样,当爱因斯坦在1905年发现了时间理论中一个从未有人怀疑过的漏洞,从而推翻了这些假说以及基于这些假说的整个时间哲学时,物理学经受了一场地震。这个漏洞就是狭义相对论揭示的时间的相对性理论。运动的相对性:提起相对论,多数人会感到敬畏,说它深奥难懂。这多少有些道理。因为它从根本上改变了作为人类思维活动...