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運動的時間為什麼會比靜止的時間更慢?時間的特性——延緩!

由 科學新視界 發表于 娛樂2022-07-17
簡介假如我們用滑動的鐘,我們會發現,運動的時間變慢了光子在滑動的鐘裡需要飛過更長的路徑,所以它“敲響”的鐘聲會比靜止的鐘聲少

光行差現象說明了什麼

運動的時間為什麼會比靜止的時間更慢?時間的特性——延緩!

上篇文章中,大家紛紛提到了時間。認為小編對於時間的表述是有問題的,事實上,我們很難對於時間給出一個定義,因為那經常會把時間給帶進來,犯了迴圈定義的錯誤,變成了在語言上轉圈。

運動的時間為什麼會比靜止的時間更慢?時間的特性——延緩!

小編將採取一種實用的方法,將時間具體定義為鐘錶測量的東西。我們將鐘錶看成勻速、規則、迴圈運動的測量儀器,透過時針和分針的轉動圈數來確定時間。

當然了,有人可能會說:規則的迴圈運動這句話本身也隱含著時間的概念。是的,因為“規則”本身就是代表每個迴圈的時間間隔相同。從實用角度出發,我們希望鐘錶反覆迴圈,不受任何改變。

運動的時間為什麼會比靜止的時間更慢?時間的特性——延緩!

現在,小編已經用鐘錶定義了時間;下一步,我們就開始認識運動如何影響時間的流逝!當然,這個問題可以轉換為運動如何影響鐘擺的“滴答”?首先,要先確定一點:機械零件的因素我們並不考慮。我們只是討論:運動如何影響鐘表的節律。

科學家為此,引入了一種“光子鍾”。這種光子鍾由架子上的兩面相對的小鏡子組成,光子在兩面鏡子上可以來回反射。兩面鏡子距離15cm。

根據光速,光子來回一趟需要十億分之一秒。科學家把光子一次的往返作為光子鐘的一次“滴答”。

嘀嗒10億聲就意味著經過了1秒。

運動的時間為什麼會比靜止的時間更慢?時間的特性——延緩!

兩面平行鏡子構成的光子鍾,中間有一粒光子

光子每完成一次往返,鍾就“嘀嗒”一聲

此時,我們用光子鍾來測量兩件事的時間間隔。只需要計算出“滴答”的次數,便可以得到對應的時間。比如,博爾特的百米賽跑過程中,光子來回的次數為98億次,那麼我們就知道他跑了9。8秒。

運用光子鐘的原因是,它的力學性質簡單,可以擺脫外來影響,幫大家認識運動如何影響時間過程。我們觀察一下桌子上的光子鍾是如何計時的。同時,大家可以思考一個問題:運動的鐘與靜止的鐘,會有同樣的“嘀嗒”嗎?

運動的時間為什麼會比靜止的時間更慢?時間的特性——延緩!

前面是靜止的光子鍾,另一隻光子鍾勻速滑過

對於這個問題,我們在自己的角度看光子在鍾內該走的路徑。如上圖,光子從鍾底出發,到達上方鏡子。在大家眼中,鍾是運動的,光子的路徑應該像下圖這樣。如果光子不走這條路,就會錯過上方的鏡子,飛向空中。

但是,滑動的鐘也可以說自己是靜止的,其他物體是運動的。因為,光子一定會抵達上方的鏡子,然後從上面反射到下面的鏡子,敲響滑動的鐘。

不過,此時光子的路線為兩條斜線,比靜止在鍾裡從上到下的直線更長。在觀察者的角度:光子不僅上下運動,還隨滑動的鐘做斜線的左右斜線運動。

運動的時間為什麼會比靜止的時間更慢?時間的特性——延緩!

在前幾天的文章中,我們論述了光速不變的原理。事實上,滑動鍾與靜止鍾一樣,光子都以相同的速度運動。但滑動的鐘路線更長,因此,它的“滴答”聲會比靜止的鐘更慢。

我們認為滴答聲反應時間的長短。假如我們用滑動的鐘,我們會發現,運動的時間變慢了光子在滑動的鐘裡需要飛過更長的路徑,所以它“敲響”的鐘聲會比靜止的鐘聲少。

這個簡單的論證說明,從我們的視點看,運動著的光子鍾比靜止的光子鍾“嘀嗒”得慢。而我們已經認為“嘀嗒”的次數反映了經歷時間的長短,因此我們看到,運動的時間變慢了。

運動的時間為什麼會比靜止的時間更慢?時間的特性——延緩!

可能有人會說,這不過是滑動的光子鐘的路線較長而已。假如我們的手錶測得的時間也會變慢嗎?我們把手錶和光子鍾同時固定在火車的地板上,此時的火車沿著軌道勻速直線運動,車廂沒有窗戶。

根據相對性原理,此時的車上的人無法判斷列車是否在運動。但如果手錶和光子鐘不同步,人們就可以發現運動的效應。因此,我們用兩種表測相同的時間間隔。實驗中,我們會發現,只要在相對運動,鐘錶就會測出不同的時間節律。

運動的時間為什麼會比靜止的時間更慢?時間的特性——延緩!

這時,光子鐘的實驗說明,靜止與運動的時間差,在於飛行路線的距離。當然,這也決定於鍾滑動的速度。從觀測者的角度看:鍾滑動越快,光子飛行距離越長。因此,滑動的鐘滑動越快,它的滴答節律就越慢。

因此,這個理論我們得出:

運動觀察者的時間過得比靜止觀察者的慢。這就是真實的區別。最後,大家對於這一理論,有什麼看法,歡迎在評論區留言!

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