原子钟在飞船上运行的速度会比在地球上的慢吗?这是什么原因?

原子钟在飞船上运行的速度会比在地球上的慢吗?这是什么原因?都说物体运动的速度越快,其是时间流逝得也就越慢,但我觉得这只是相对的观察时间变慢了而已,难道绝对时间也会跟着变慢吗?这到底是怎么回事啊?

首先你务必要明白一点:一旦涉及到《相对论》,就必须摈弃“绝对时间”的传统观念,因为《相对论》最核心的基石就是时间不是绝对的,如果你不认可这一点,就已经从根本上否决了《相对论》。

既然时间不是绝对的,那么“绝对时间也跟着变慢”这种说法当然也就无从谈起了。况且这一说法本来就是矛盾的——假如“绝对”,又何来“变慢”?

至于“飞船上的铯原子钟走时比地球上的铯原子钟慢”,这倒是确有其事。而且不止飞船,有实验表明,即便是飞机上的铯原子钟走时也同样比地面上更慢,只是差异微乎其微而已——咱们后文再来详谈这一点。

总而言之就是,时间的流速绝不仅仅只是从观察的角度而言有所不同,而是相对于不同的惯性系而言确实有所不同。它的实际状况是,在速度越快或者引力越大的地方,时间就流逝得越慢,但是对于同一惯性系或引力场中的人和事物而言,时间的流速始终是正常的。

也就是说,假如你坐在一艘接近光速的飞船上,你的时间过得确实比地球更慢——你感觉只过了1天,地球上或许已经过了几天、几周、几个月……甚至许多年,具体存在多大差异,取决于飞船有多接近光速。

反过来说,如果你呆在一个运动速度比地球慢的环境中,你的时间将过得比地球更快——你辛辛苦苦熬上1年,地球上说不定才只过了1天。

然而,无论你所在之处的时间流速比地球快还是比地球慢,你自己是感受不到任何异常的,对你而言时间的流速始终是正常的,这就是所谓的“时间膨胀效应”。

这一理论听上去的确有些匪夷所思,甚至难以置信,然而它的正确性已经受到了无数次的检验,其中最著名的一次莫过于1971年的“哈菲尔-基廷实验(Hafele–Keating experiment)了——这项经典的实验被大量科普类文章重复、重复、再重复地提及,可惜绝大部分文章的描述都是错的。

鉴于提问者也是科学领域的创作者,我把准确的实验过程和结果讲一下,建议你可以把它收藏下来,将来写文章或许用得上。

哈菲尔-基廷实验

1971年10月,美国海军天文台(USNO)的物理学家乔·哈菲尔(Joseph·Hafele)和理查·基廷(Richard·Keating),携带着编号分别为120、361、408、447的四台铯原子钟,搭乘定期的商业航班,沿赤道地区进行了两次环球飞行

一次向东,与地球的自转方向相同,总计耗时41.2小时,平均巡航高度8900米。

一次向西,与地球的自转方向相反,总计耗时48.6小时,平均巡航高度9400米。

沿相反的方向做两次环球飞行,是由于地球的公转和自转速度会影响飞机相对于地心的速度;随身携带四台铯原子钟则是出于严谨以及降低误差的目的。

由于距离地面越高引力就会变得越小,因此在实验的过程中,被带上飞机的铯原子钟不仅会受到“速度时间膨胀效应”的影响,还会受到“引力时间膨胀效应”的影响,最终的结果为两者之和。

完成两次飞行之后,哈菲尔和基廷将客机的速度、高度、线路等参数代入相对论的一系列公式中,计算出了飞机和地面的铯原子钟走时会出现多大差异;然后又将携带的铯原子钟与位于美国海军天文台的铯原子钟进行了比对,最后得到了如下结果:

截图上半部分的文字是实验过程的简介,就不用去管它了,我只把数据部分翻译一下:

向东飞行时

  • 引力膨胀预测值:+144(±14)纳秒

  • 速度膨胀预测值:-184(±18)纳秒

  • 合计预测值-40(±23)纳秒

  • 实际观测值-59(±10)纳秒

向西飞行时

  • 引力膨胀预测值:+179(±18)纳秒

  • 速度膨胀预测值:+96(±10)纳秒

  • 合计预测值:+275(±21)纳秒

  • 实际观测值:+273(±21)纳秒

从上述数据中可以看出:如果飞机以8900米的高度向东飞行41.2小时,时间流速在理论上应当比地面大约慢40纳秒,而实际观测结果是慢了大约59纳秒;如果飞机以9400米的高度向西飞行48.6小时,时间流速在理论上应当比地面大约快275纳秒,而实际观测结果是快了大约273纳秒。

理论计算和现实观测的结果几乎是一致的,微弱的差异主要来源于飞机在航行过程中受到的一些客观影响。不过,相较于光速而言,飞机的速度实在太慢了,飞行40多个小时才出现了200多纳秒的差异,而十亿纳秒才等于1秒,这微不足道的差异完全可以忽略不计。

这是空间引力风作用于三元运动变量条件,而产生阻力作用的必然结果!详见2017年第1期《科学中国人》中的《辩证的绝对时空观》一文。

结局分为如下两条:

如果飞船与地球之间的距离在不断增加,也就是飞船与地球都一直保持惯性系,那么时间变慢是相对的,各自都觉着对方慢。

反之,一旦飞船要回到地球,那么这个时间相对就被打破了,最终是飞船内的时间变慢。


考虑到实际情况,一般来说飞船必定是要返回地球的,否则怎么验证原子钟时间是否变慢呢?说到这点,可能有些朋友想到,飞船不必回来,只要朝地球发射电波信号即可,信号携带着飞船原子钟的时间信息。

这个方法也是可行的,设计流程是这样的,起飞前,约定好飞船内部人员在其原子钟显示为特定时间时(比如为一小时,毕竟飞船的速度极快,否则相对论效应很难体现),就向地球发送带信号,告诉我们飞船内部时间为一小时。

考虑到信号传播需要一定时间,地球上的人在结合相对论效应的基础上,可以推算自己能在几时几分接收到飞船信号。如果成功,则说明飞船内部时间相比于地球确实变慢了,否则该信号将会在其它时间段被接收,那就说明相对论预测失败。

同样的,这样的实验,飞船内部人员也可以进行测试。

但实际上,咱们目前的科技还做不了如此高能的实验,但科学家们已经通过其它现象观测到了这个效应的存在,比如利用宇宙射线中的μ子进行统计测量实验,还有就是1971年进行的原子钟环球飞行实验(虽然这个实验严格来讲是验证了广义相对论)

此外前文还提到了另一种结局,就是飞船返回地球,这实际上就是双生子佯谬问题,具体解释可以看我主页里8月份写的文章。

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因为相对运动

飞船运动速度越快,时间流逝越慢。说的是相对于速度慢的或静止的物体,并不是相对它本身。

对于自身来说,无论自身如何运动,速度都视为0 高速运动并不会给自身增加寿命。

(如下图)比如飞船0.9999倍光速运动,你在飞船上走一步、或者打个喷嚏、或者想一想3+2-5=多少、或者转个头吐个口水,你只会感觉到你花了1秒,而地球上的人会看到你用了71秒。

首先,飞船上的原子钟比地面上的快!然后,环境因素不同,有快慢正常!

除非飞船速度快到接近光速让相对论效应表现出来,或者累计飞行时间足够长让差别积累到足够明显的数量级,否则以人类目前制造宇宙航天器的水平来说,尚且不足以在短时间内产生明显差距。

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是真的.
我用两个例子解释你的问题,希望你看过后能更直观的理解相对论。在飞船里放一个表的话,这个表和地球上正常的表走的是不一样快的。已经有人做过这个试验了。把两个目前最精确的原子钟对好时后分别放在一个高速飞行的飞行器和地面上。当飞行器载着原子钟绕地球一周回到地面时,结论是:飞行器上的原子钟比地面上的那个有微小的延迟。比如试验开始时两个原子钟都是1 点,当飞行器回到地面时,如果地面上原子钟是2点,那么飞行器上的可能就是1点59分。但是当原子钟回到地面后,也就是它停止高速运动后,它又会恢复正常,永远与一直在地面的那个保持1分钟的误差。另外,哲学告诉我们,世界上没有绝对,只有相对。速度更是如此。假设一个物体处于一个理想的环境中周围没有任何参照物,那么没有人能说它是在高速运动还是处于静止状态。这就好比你坐电梯,你知道自己是在运动是因为你的意识知道自己在运动,而且是你从电梯运行时的声音和指示灯获得的外部信息经过大脑综合处理的结果。如果没有这些,你是无法得知自己是在向上、向下、或是静止不动的。你可以试一下,自己在电梯里感觉到的运动是很微弱的,因为没有参照物,运动的感觉其实是自己的主观意识。看了这些,你明白些了吗?补充:
你在飞船上的感觉就是三天,或者说你实际就是过了三天,飞船内的钟也是转了三天。这一点很好理解啊,也为你和飞船是相对静止的,你也是以高速(相对于地球)在运动。另外我想提醒的一点是,相对论是颠覆传统物理学或者叫经典物理学的。你现在有一些地方想不明白,是因为你总是试图以经典物理学的观点或感觉来解释相对论,这本身就是一个错误。这就好像爱因斯坦刚提出相对论时,即使在物理学家中,真正理解相对论的也只有3个人,因为那些物理学家都是以传统的物理学观点来解释相对论。所以我建议你可以尝试抛弃脑子中的固有观点,本着学习而不是研究的态度去接受相对论的观点,即使它有的观点是错误的。除非你不想理解相对论的意思。http://.baidu.com/question/38407306.html?si=1

飞船内时光以接近光速运动。为什么时间会变慢。怎样测到慢,在飞船内测是快或是慢。在飞船外测是快或是慢

在飞船内测得的时间比在飞船外测得的时间要慢,而在飞船内的所有一切时间是一样的。比如,飞船内有一副药剂保质期是100年,有一个人甲寿命是100年(甲出生时这幅药剂出厂),那么当甲死亡时则药剂过期,在地球上和甲同一时间出生的乙或许已经死了10000年了。时间变慢只是相对的,相对论嘛!也就是说,在飞船上的一切都会比地球上的时间过得要慢。飞船相对于地球运动,地球也相对于飞机运动,那么,为什么说飞船的时间会慢?有人用两个完全相同的调整好一致时间的原子钟做过实验。一架放在地球上,另一架放在飞机上。然后使飞机持续的高速飞行数十个小时,结果是,飞机上的钟比地球上的慢。如果我的寿命是100岁,我带了一块表,无论我穿越到哪里,这块表的时间和我永远是一样的,这块表100年时我一样会死。只是其他事物都早已过去而已。个人估计这个问题恐怕几百年也没人能解释清楚,*大白的那天,或许我们早已不在。或许只有上帝才知道!

”钟在飞行的火箭中变慢也用事实证实了这一点“,有什么典故吗

运动的钟比静止的钟走得更慢。最著名的关于时间膨胀的假说通常被成为双生子佯谬。假设有一对双胞胎哈瑞和玛丽,玛丽登上一艘快速飞离地球的飞船(为了使效果明显,飞船必须以接近光速运动),并且很快就返回来。我们可以将两个人的身体视为一架用年龄计算时间流逝的钟。因为玛丽运动得很快,因此她的“钟”比哈瑞的“钟”走得慢。结果是,当玛丽返回地球的时候,她将比哈瑞更年轻。年轻多少要看她以多快的速度走了多远。时间膨胀并非是个疯狂的想法,它已经为实验所证实。最好的例子涉及到一种称为介子的亚原子粒子。一个介子衰变需要多少时间已经被非常精确地测量过。无论怎样,已经观测到一个以接近光速运动的介子比一个静止或缓慢运动的介子的寿命要长。这就是相对论效应。从运动的介子自身来看,它并没有存在更长的时间。这是因为从它自身的角度看它是静止的;只有从相对于实验室的角度看该介子,我们才会发现其寿命被“延长”或“缩短”了。应该加上一句:已经有很多很多的实验证实了相对论的这个推论。(相对论的)其他推论我们以后才能加以证实。我的观点是,尽管我们把相对论称作一种“理论”,但不要误认为相对论有待于证实,它(实际上)是非常完备的。伽玛参数(γ)
现在你可能会奇怪:为什么你在日常生活中从未注意到过长度收缩和时间膨胀效应?例如根据刚才我所说的,如果你驱车从俄荷马城到勘萨斯城再返回,那么当你到家的时候,你应该重新对表。因为当你驾车的时候,你的表应该比在你家里处于静止状态的表走得慢。如果到家的时候你的表现时是3点正,那么你家里的表都应该显示一个晚一点的时间。为什么你从未发现过这种情况呢?答案是:这种效应显著与否依赖于你运动速度的快慢。而你运动得非常慢(你可能认为你的车开得很快,但这对于相对论来说,是极慢的)。长度收缩和时间膨胀的效果只有当你以接近光速运动的时候才能注意到。而光速约合186,300英里/秒(或3亿米/秒)。在数学上,相对论效应通常用一个系数加以描述,物理学家通常用希腊字母γ加以表示。这个系数依赖于物体运动的速度。例如,如果一根米尺(正确长度为1米)快速地从我们面前飞过,则它相对于我们的参照系的长度是1/γ米。如果一个钟从A点运动到B点要3秒钟,那么相对于我们的参照系,这个过程持续3/γ秒。为了理解现实中为什么我们没有注意到相对论效应,让我们看一下(关于)γ的公式:这里的关键是分母中的v2/c2。v是我们所讨论的物体的运动速度,c是光速。因为任何正常尺寸物体的速度远小于光速,所以v/c非常小;当我们将其平方后(所得的结果)就更小了。因此对于所有实际生活中通常尺寸的物体而言,γ的值就是1。所以对于普通的速度,我们通过乘除运算后得到的长度和时间没有变化。为了说明此事,下面有一个对应于不同速度的γ值表。(其中)最后一列是米尺在此速度运动时的长度(即1/γ米)。第一列中c仍旧表示光速。9c等于光速的十分之九。为了便于参照举个例子:“土星五号”火箭的飞行速度大约是25,000英里/小时。你看,对于任何合理的速度,γ几乎就是1。因此长度和时间几乎没有变化。在生活中,相对论效应只是发生在科幻小说(其中的飞船远比“土星五号”快得多)和微观物理学中(电子和质子常被加速到非常接近光速的速度)。

什么是钟慢效应

钟慢效应,又称时间膨胀、爱因斯坦延缓,是狭义相对论的一个重要结论。按照相对论的解释,这是因为物体的运动使时间变慢了。其实并非如此。根据统一论力学模型,同样可以得出一个时间变化的公式,与“钟慢效应”公式完全相同,即t=t。但它是表示一个存在体运动时在时间维上发生了(t-t)的“位移”,与存在体在空间维上的位移是对应的。不仅如此,统一论发现,存在体运动时还会在心理维上发生“位移”。在统一论中,“钟慢效应”被表述为“时间位定理”。具体计算方式:其中t0是原时,v是速度,c是光e799bee5baa6e4b893e5b19e31333332643261速。由公式可得,当v逐渐增大,t逐渐增大,时间逐渐膨胀。因此有人猜测,v=c时,时间会停止当这也是“如果你的速度过了光速,时间就会倒流”这一推论的由来。由于光速无法达到,时间永远不可能倒流。引力场对原子的运行有阻尼作用,能量的消耗形式为引力波。在引力场中,原子能量的消耗速量与原子的运行速度成正比,与引力场强成反比。何物体在引力场中自主的运行,在速度大于万有引力加速效的时侯,都要受到万有引力场的阻尼作用。形式表现为减速,能量的交换办法为引力波。任何在引力场中运行物质的速度、小于万有引力加速效的时候,都要受到万有引力的拖曳作用,形式表现形式为加速,能量表现形式为引力场拉伸。由此也可以说明,钟慢效应是万有引力场的阻尼结果,与钟的运行速度成正比,速度越快,钟慢效应越明显。

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我个人认为穿越到历史应该是在平行的世界里。也就是你不在你原来所处的历史。你穿越到的另一个世界所发生的事件和你原来的历史没有任何的相联系。

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