关于相对论的小问题...谢谢~~两艘宇宙飞船在一个不知名的星球上,里面各有一个人,星球上有一个人,这三个人年龄相同,称作甲人,乙人,丙人,甲飞船以0.4光速远离星球,乙飞船相反方向以0.7光速
来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/08/31 15:23:08
关于相对论的小问题...谢谢~~两艘宇宙飞船在一个不知名的星球上,里面各有一个人,星球上有一个人,这三个人年龄相同,称作甲人,乙人,丙人,甲飞船以0.4光速远离星球,乙飞船相反方向以0.7光速
关于相对论的小问题...谢谢~~
两艘宇宙飞船在一个不知名的星球上,里面各有一个人,星球上有一个人,这三个人年龄相同,称作甲人,乙人,丙人,甲飞船以0.4光速远离星球,乙飞船相反方向以0.7光速飞离星球,过了星球上的30年都回来了(延去的线路返回),谁年轻?
顺便详细解释一下双生子佯谬,非常感谢(不要照搬百度百科等)
现在两艘宇宙飞船在一个不知名的星球上,里面各有一个人,星球上有一个人,这三个人年龄相同,称作甲人,乙人,丙人,突然不知什么原因,星球以0.4倍光速运动,甲保持不动,乙飞船同向以1.1光速飞离星球,过了星球上的30年都回来了(延去的线路返回),谁年轻?
算啦算啦,谁能介绍一下量子力学分也给了(别复制百科的,把概念详述一下)
关于相对论的小问题...谢谢~~两艘宇宙飞船在一个不知名的星球上,里面各有一个人,星球上有一个人,这三个人年龄相同,称作甲人,乙人,丙人,甲飞船以0.4光速远离星球,乙飞船相反方向以0.7光速
这个问题在狭义相对论范畴内无法解决,因为问题涉及到非惯性系,需要涉及广义相对论.
飞船走了又回,中间必然经过一个变速阶段,飞船上的人将明显感受到变速力的作用,知道自身处于了非惯性系中,根据广义相对论,自身时钟将变慢;利用前后速度大小不变这一对称性,可以计算出本来星球上的时间相对变慢了,但由于自身受到变速力的作用时钟变得更慢,于是掉头后反而发现星球上的时间相对变快了,也就是星球上的丙一下子变得比自己老很多了,虽然后面看到丙老得慢,但到返回星球时丙都还比自己老一些,正好与丙计算的结果符合.
甲、乙的相对速度为:W=(U+V)/(1+UV/C^2)=1.1C/1.28=0.86C,由于乙的速度变化大,从+0.7C变到-0.7C,变速过程中乙受到变速力的作用时钟变得比甲更慢,所以两人的计算结果最终一致:乙比甲年轻,数值与丙算的一致.
总之,甲、乙都亲身经历了非惯性系变速力使自身时间骤减的阶段,而且乙减的更多;而丙一直都处于惯性系中,时间始终均匀流逝.这样三个人的计算结果最终一致:乙最年轻,约过了21.4年;甲其次,约过了27.5年;丙过了30年.
至于问题补充,出现了超光速,时间出现虚数,相对论不再适用了,到底会什么样子,现有的科学理论都不能回答.
但若是改为乙以0.86光速运动,那么乙相对星球的速度将是:V=(W-U)/(1-WU/C^2)=(0.86C-0.4C)/(1-0.4*0.86)=0.7C,如上考虑到广义相对论提出的非惯性系变速力使自身时间延缓的效应,则星球和乙的时间都将由于经历了非惯性系变速力使自身时间骤减的阶段而使得他们各自的计算结果最终一致:乙最年轻,约过了15.3年;丙其次,约过了27.5年;甲过了30年.
以上分析可以结合下面关于双生子佯谬的计算分析来理
因为问题涉及到非惯性系,在狭义相对论范畴内无法解决,需要涉及广义相对论.
设飞船上的人为B,地面上的人为A.
如果B一直以0.8光速匀速直线运动驶离A,确实是A,B都观测到对方更年轻,但这样的话,A和B也永远不会再见面,来确认到底谁年轻.
B要回来,必须经过一个变速阶段,减速到0再加速返回,所以飞船B的整个旅程就不是一个惯性系,就是在掉头前后,B对A的描述从一个惯性系急剧的变化到另一个惯性系.
用公式计算可知,掉头后由于速度变为负的,所以时间差也变为原来的负值!假设B掉头的地方距地球8光年,B的速度为0.8c=0.8光年/年,掉头前B观测到A的钟落后了6.4年,掉头后B会发现A的钟变为超前自己6.4年,所以B发现掉头的瞬间地球上过去了6.4+6.4=12.8年.
A的结论:8光年以0.8c的速度要飞10年,所以20年后B会回来,但B的钟变慢,地球上20年后B应该只过了12年.
B的结论:因为动尺缩短,8光年的距离在B看来只有4.8光年,所以B在飞船上只需飞6*2=12年即可回到地球;而在B看来地球上A的钟变慢,B过了6年时A的钟只走了3.6年,来回7.2年,再加上掉头时突变的12.8年,在B看来地球上A应该过了7.2+12.8=20年.
可见并无矛盾.
为什么掉头时时间会突变?首先要确认掉头前后B所处的是被非惯性系变速力改变的两个不同的参考系.由洛仑兹变换中t的公式可推得,掉头前:
tA-tB=(u/c^2)*(xA-xB)=0.8*(-8)= - 6.4年,即地球上A的钟落后了6.4年;
掉头后只需把u换成(-u):
tA2-tB2=-0.8*(-8)=6.4年,变成了超前6.4年.
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其中tA,tB是掉头前B观测到的A的钟及B自己的钟的时间,
tA2和tB2是掉头后的,
xA和xB是A与B的坐标位置.
至于量子力学,很多书上都有讲解,比如曾谨言的《量子力学导论》讲得就不错,如果非要说的话,那也只能说一小部分,因为它实在不是短短几句话就能讲清楚的.…… 玻尔曾说:“如果谁没被量子力学搞得头晕,那他就一定是不理解量子力学.”爱因斯坦说:“我思考量子力学的时间百倍于广义相对论,但依然不明白.”
简单的说,量子力学发现微观物质运动规律无法用宏观理论描述,首先在实验观测上就无法测准,具有不确定性,像宏观适用的位置和动量、时间和能量等,只能得到统计性的规律;实验还发现波具有粒子的性质,能量、动量等都是量子化的;而且发现粒子具有波动属性,对它的描述只能给出各种状态的概率描述,这些态函数遵循一定的动力学规律,可以用薛定谔方程和海森堡矩阵力学描绘;考虑到相对论效应,又发展了狄拉克理论、量子场论、QED、QCD、GUT以及超弦-M理论等.更深入的理解,建议你还是参考一下一些教材之类的资料吧.