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如何最简单理解光速飞行一年,地球上过去100年?

以牛顿为代表的经典物理学,最大的特点就是“符合直觉”,且非常容易被实验证明,但当现代物理学出现之后,一切都变了。

如何最简单理解光速飞行一年,地球上过去100年?

如何最简单理解光速飞行一年,地球上过去100年?

以牛顿为代表的经典物理学,最大的特点就是“符合直觉”,且非常容易被实验证明,但当现代物理学出现之后,一切都变了。

现代物理学代表人物之一的爱因斯坦,在他的相对论中阐述了“时间的相对性”,大意是说宇宙中并不存在“绝对时间”,甚至每个人所经历的时间都是不同的,但由于日常生活中的我们,完全感觉不到时间的相对性,所以直到今天依然有人反对爱因斯坦,因为他的理论太“反直觉”。

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根据爱因斯坦的狭义相对论,物体的运动速度越快时间流逝速度就越慢,这种情况在物理学中被称为“时间膨胀”,但人类想要明显感觉到时间膨胀,就必须将速度提升到接近光速才行。

虽然目前人类连光速的千分之一都达不到,但物理学家们还是找到了一种办法,验证时间膨胀效应的正确性。

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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,并不代表时间膨胀效应不存在。

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在仅需几十分钟就能环绕地球一周的人造卫星上,时间流逝速度是要比地球上慢的,所以物理学家们会根据时间膨胀公式,从数值上“过滤”掉时间膨胀效应带来的影响,唯有如此,卫星和地面上的时间才能一致,地面上的我们才能使用GPS。

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现代物理学早已脱离了人们的日常生活,而验证现代物理学理论的实验,也不再是牛顿力学时期的小方块,或者电磁学时期的电池和线圈,现代物理学实验,用到的是对撞机和加速器,甚至是核电站这种远离日常生活的大科学设备,因此其理论才不被大多数人所理解。

今天的物理学家,只知道时间膨胀效应是真实存在的,而大众的问题是时间膨胀为什么存在?

这个问题是物理学家无法回答的,因为时间膨胀效应就是我们宇宙的基本规律之一,物理学的任务是发现它并且运用它,而不是研究它为什么存在,就像没有物理学家研究光速,为什么是每秒三十万公里一样。

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关于时间膨胀还有一个有趣的冷知识

在中国古代神话中,“天上一天地上一年”是最常出现的设定,因此牛郎织女,每年鹊桥相会中的“每年”,肯定是凡间的一年,所以对于织女来说,她和牛郎其实是天天见的,真正饱受相思之苦的,只有牛郎一个人而已。

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根据时间膨胀公式,只要天庭的运动速度,达到光速的99.996247%,就能实现“天上一天地上一年”的效果。

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