前提條件:
愛因斯坦在狹義相對論中提出二條假設:
第一條相對性原理,物理規(guī)律對所有慣性系都不變。
第二條“光速不變”原理,真空中光速與參考系無關(guān),即光速與光源運動和觀察者運動無關(guān)。
1、愛因斯坦著名的狹義相對論時間公式
t=t0/√(1-v^2/c^2) (1)
公式 (1)中:t是運動物體以速度v運動的相對時間,v是運動物體的相對于參照系的速度。t0是參照系的時間。
我們對愛因斯坦的相對論時間公式(1)進行變換,等式兩邊平方,整理后得到公式(2)
(ct0)^2+(vt)^2=(ct)^2 (2)
我們發(fā)現(xiàn)公式(2)相當于勾股定理形式,a^2+b^2=c^2,現(xiàn)在把它標注在圖一中。
請看下圖,狹義相對論時間三角。
圖一,愛因斯坦時間三角
'ct0'是三角的垂直邊,在運動物體靜止時(參考系的)的時間t0乘以垂直光速c,相當于靜止時光走過的垂直長度;
'vt'三角的水平邊,運動物體以相對速度v乘以運動時間t,是相對于參照系走過的水平路程。
'ct'三角的斜邊,是物體以相對速度v運動后的時間t乘以光速c,相當于光走過的斜邊長度ct。
2、公式 (2)中三條(直角三角形的)邊的實際物理意義分析
2.1、我們假設一個飛船在天花板上安裝一束激光,垂直照下地板,飛船上有個從參照系帶來的時鐘計時,與參照系的時鐘一樣。先在靜止時計時,激光垂直照下地板所用的時間標定t0,從靜止開始加速到相對參照系速度v(向左箭頭方向),再測定激光垂直照下地板時間設為t。我們再畫一張示意圖如圖二,發(fā)現(xiàn)圖一、圖二是完全一樣的。
圖2 飛船上時間三角
參照系觀察者可以看到圖2 右邊的情形,飛船飛行時光走了斜邊(光速不變),線路是變長了,我們可以得出公式:
(ct0)^2+(vt)^2=(ct)^2
與公式 (2)一模一樣!
所以公式(2)的物理含義是:
對在參照系上的觀察者看來:
是因為飛船飛行時光走了斜邊,線路是變長了,所以飛船上時鐘計時變(走)慢了。這就是所謂的”時間膨脹“效應。
按愛因斯坦的狹義相對論的設定,所以公式(2)是參照系觀察者的物理定律。
2.2、我們將公式 (1)再進行變換,很容易得到公式(3):
t0c=t*√(c^2-v^2) (3)
對在飛船上的觀察者而言:
見圖2。公式(3)中t0c項是飛船靜止時,光從頂?shù)降匕宓拇怪甭烦趟玫臅r間t0,乘以垂直光速c。其值是飛船從頂?shù)降匕宓拇怪备叨?/strong>。
而t*√(c^2-v^2) ,t是飛船飛行時光從頂?shù)降匕宓拇怪甭烦趟玫臅r間,其中√(c^2-v^2)這一項是光在飛行時相對于飛船地板的垂直速度。
所以t*√(c^2-v^2),其值也是飛船從頂?shù)降匕宓拇怪备叨?/strong>。
因此,公式(3)的物理意義是:
對在飛船上的觀察者而言,光速雖然不變,但光在垂直方向相對速度變慢了,或者說這個時鐘走慢了、出現(xiàn)”時間膨脹“,所以相對于參照系時間是變長了。
換一角度說,上述”時間膨脹“問題,如果把時間比作”時間流“,是時間流速變快了!
同樣,公式(3)是飛船內(nèi)觀察者的物理定律。
按愛因斯坦的狹義相對論的第一條假設,公式(3)和公式(2)的物理定律是等效的,所以時間的物理公式?jīng)]有區(qū)別。
2.3、再進一步深入。對飛船內(nèi)觀察者而言,假設在以v速度飛行的時候,經(jīng)過第二個參照系,假設這時候第二個參照系與飛船相對速度為零,我們再測一下光從頂?shù)降匕宓拇怪甭烦趟玫臅r間,這個時間記為t01,然后加速到相對于第二個參照系速度v時(并保持速度v恒定),同樣方式測的時間為t1。得到公式(4)
t01c=t1*√(c^2-v^2) (4)
現(xiàn)在再來比較一下公式(3)與公式(4),很明顯,物理公式一樣,對飛船內(nèi)觀察者而言,同樣出現(xiàn)時鐘變慢、”時間膨脹“。
但等式左邊的光速c的實際值似乎已經(jīng)不一樣了,公式(4)c=t*√(c^2-v^2),t與t1時間不同,由于速度與”時間膨脹“效應不同,即第二個參照系靜止時的垂直光速c相對于第一個參照系靜止時的垂直光速c,前者顯然是變小了。似乎突破了相對論第二條“光速不變”假設。
按“時間流量”的思想分析,是出現(xiàn)了(絕對光速變慢)時間密度變大、流速也變快的兩種變化情況。真實的時間是時間”密度“乘”流速“的”時間流量“。
》》》現(xiàn)在,我們正式把這種思想稱為“時間流量說”。
1、問題出在第二次測量時所用的時鐘不是從第二個參照系帶上來的,用了第一個參照系的時鐘。
從”2.3“分析出現(xiàn)的這個問題可以發(fā)現(xiàn),不存在不變的絕對光速,不同的空間絕對光速是不一樣的。(相對)光速和“光速不變”都只局限于各自空間的參照系。
所以,這一點反過來證明了,愛因斯坦的”光速不變的假設“是局域性的,只對一個參照系有效,不能隨意推廣到任意的宇宙空間!
2、對于上面的說法,有人會不服、反駁說,你采用的”光速“標準是垂直于運動方向的光速是不對的,光速要與運動方向一致才可以比較。
但理由是,采用垂直于運動方向”光速“標準是避免出現(xiàn)悖論。同時,并不違反相對論第二條“光速不變”的假定,即“真空中光速與參考系無關(guān),光速與光源運動和觀察者運動無關(guān)”。
因為,1、在速度方向所謂的相對論的”長度縮短“問題,即空間坐標差異與時間同時性問題會出現(xiàn)悖論,所以不采用。
2、相對論的”長度縮短“本身就是悖論,因為空間坐標不同,時間也不同,測量長度又要時間統(tǒng)一這就是悖論??臻g是不會縮短(彎曲)的,從本質(zhì)上說縮短的是時間流速或時間密度。不是空間本身。
有關(guān)空間不會彎曲,請看《驚人的事實:空間不會彎曲!愛因斯坦廣義相對論要騙我們多少年?》
因此,本文相關(guān)討論得出的結(jié)論有效。
1、時間快慢有兩個條件,一個是所在參照系空間的絕對光速和與參照系的相對速度。所在參照系的絕對光速正比于”時間密度“,與參照系的相對速度正比于”時間流速“,真實的時間是時間”密度“乘”流速“的”時間流量“。
2、在時間密度相同情況下,更快的參照系相對速度會進入更慢的時間流速中,所以時間變慢,時間膨脹。
例子:如地球地面上同一(引力場)高度下,相對速度不同的時間比較情況。
3、在與參照系的相對速度相同情況下,若進入了更高密度的時間流中,同樣時間變慢。
例子:如太空船上與地面時間比較情況,太空船(雖然相對速度較快,但相對光速微乎其微)主要因為離開地球質(zhì)量中心遠、引力場變?nèi)?,所以時間密度降低較多,時間密度乘以時間流速,流量變小,因此整體效果太空船上的時間反而變快,“時間壓縮”了。
4、相同的時鐘位于不同時空所計時間不能相互比較,相同的時鐘只有在相同的空間(同一個空間坐標)所計時間才可以比較,或才有所謂的“時間同時性”。否則,即便時間一樣,也不具有同時性。
以此引申出,光速必須測一個來回,在同一點計時,不能測單程光速,否則沒有比較意義!
5、對于整個宇宙空間而言,不存在不變的絕對光速,不同的空間絕對光速是不一樣的。相對光速和“光速不變”都只局限于各自空間的參照系;
愛因斯坦的”光速不變的假設“是局域性的,只對一個參照系有效,不能隨意推廣到任意的宇宙空間!
6、本質(zhì)上,空間是不會縮短、彎曲的,所謂縮短、彎曲的是空間中時間密度和流速或者說是虛擬的時間本身,不是真實的存在的空間本身。
有關(guān)空間不會彎曲,請看《驚人的事實:空間不會彎曲!愛因斯坦廣義相對論要騙我們多少年?》
7、絕對的說,空間坐標不同時間密度和流速也不同。因此時間只能比流量!
聯(lián)想到,在宇宙外太空探索中,光有一個精確的時鐘是不行的,還要有一個引力場儀(引力場強度與絕對光速關(guān)聯(lián))和相對速度儀,這樣測量計算獲得的時間才真實有效。
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