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速度越快壽命越長(zhǎng)!狹義相對(duì)論顛覆你的世界觀

在經(jīng)典世界觀中,根本不會(huì)想到速度和時(shí)間相關(guān),但是直到1905年愛(ài)因斯坦提出狹義相對(duì)論出現(xiàn)之后,這一切將變得玄而又玄。

狹義相對(duì)論中重要的之一就是動(dòng)鐘延緩效應(yīng),運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘,和靜止的時(shí)鐘一個(gè)走的快,一個(gè)走得慢。

動(dòng)鐘延緩效應(yīng)

動(dòng)鐘延緩實(shí)驗(yàn)的推導(dǎo)的過(guò)程,我們可以對(duì)時(shí)間來(lái)進(jìn)行測(cè)量,可以取一組平行的鏡子,鏡子上面我們可以做一個(gè)計(jì)時(shí)器

當(dāng)有一束光打到上面的鏡子時(shí),它會(huì)反射回來(lái),我們可以測(cè)量出時(shí)間是△t0,這個(gè)測(cè)量是在靜止坐標(biāo)系來(lái)進(jìn)行的。

現(xiàn)在我們把測(cè)量的行為發(fā)生變化,使鏡子平行移動(dòng),這個(gè)時(shí)候我們?cè)賮?lái)發(fā)出去光,在這個(gè)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系中,它實(shí)際上是靜止的。

但是如果我們選觀測(cè)者是在一個(gè)靜止的坐標(biāo)系來(lái)看的話(huà),那么光所走過(guò)的路徑,就斜著上去再落下來(lái)。

就會(huì)使得光所走過(guò)的路程會(huì)發(fā)生變化,所以我們通過(guò)一些簡(jiǎn)單的幾何關(guān)系就可以導(dǎo)出,運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系當(dāng)中的時(shí)間和在靜止的坐標(biāo)系當(dāng)中的時(shí)間,會(huì)出現(xiàn)一個(gè)偏差。

那么這個(gè)差,差上一個(gè)系數(shù),就可以得出運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系下,所測(cè)出來(lái)時(shí)間間隔和靜止的坐標(biāo)系下所測(cè)出來(lái)時(shí)間間隔當(dāng)中會(huì)存在差別。

這個(gè)差別那么就是一個(gè)洛倫茲因子,所以說(shuō)會(huì)造成動(dòng)鐘延緩的效應(yīng)。

所以,如果看到有一個(gè)鐘,它處于一個(gè)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的話(huà),對(duì)于我們靜止坐標(biāo)系來(lái)看,這過(guò)程它就會(huì)變得緩慢。

高能粒子高速時(shí),壽命延長(zhǎng)

對(duì)于動(dòng)鐘延緩效應(yīng),在我們物理實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)得到了很好的驗(yàn)證,可以通過(guò)μ介子衰變來(lái)驗(yàn)證它。

μ介子它的半衰期通常只有2.197微秒

如果在回旋加速儀當(dāng)中使得μ介子以接近于光速在運(yùn)行,比方接近于0.9999倍的光速的時(shí)候,這個(gè)時(shí)候它的半衰期可以達(dá)到171.3微秒。

在實(shí)驗(yàn)上,人們可以得到非常好的檢驗(yàn),,對(duì)于時(shí)鐘延緩效應(yīng),還可以通過(guò)超高能宇宙射線(xiàn)能夠在地面被探測(cè)到也可以得以檢驗(yàn)

因?yàn)楦吣芰W雍芏鄩勖挤浅6?,之所以能夠在地面能夠接收到,就是因?yàn)樗咚俚倪\(yùn)行使得它壽命變得長(zhǎng)了。

質(zhì)能公式

可以說(shuō)狹義相對(duì)論取得了巨大的成功,

基于狹義相對(duì)論愛(ài)因斯坦給出,E=MC平方,質(zhì)能公式

在質(zhì)能公式的指引下,人們制造了原子彈,制造了氫彈,能夠釋放出巨大的能量。

在我們恒星內(nèi)部所進(jìn)行的核反應(yīng),也是通過(guò)質(zhì)能關(guān)系來(lái)提取能量

狹義相對(duì)論跟量子力學(xué)跟粒子物理緊密相關(guān),所以說(shuō)它是整個(gè)物理大廈當(dāng)中,非常重要的一部分

孿生子佯謬

當(dāng)然對(duì)狹義相對(duì)論也存在有一個(gè)問(wèn)題,其中一個(gè)非常著名的問(wèn)題就是,孿生子佯謬問(wèn)題。

如果有一對(duì)雙胞胎,其中有一位成為了宇航員,他坐飛船高速的離開(kāi)我們地球,當(dāng)這個(gè)飛船飛回來(lái)之后,就會(huì)碰到一個(gè)情況!

到底是哪一個(gè)變得會(huì)更年輕呢?

對(duì)于地球上的這個(gè)觀測(cè)者來(lái)看,因?yàn)轱w船高速的運(yùn)行,他會(huì)認(rèn)為坐了飛船回來(lái)的這位兄弟他應(yīng)該非常年輕,很有可能自己已經(jīng)白發(fā)蒼蒼。

但是因?yàn)樗俣仁窍鄬?duì)的,對(duì)于飛船上的觀測(cè)者而言,他自己沒(méi)動(dòng),而是地球在高速的運(yùn)行,所以說(shuō)可以給出相反的效果。

所以說(shuō)這是一個(gè)佯謬,對(duì)于這樣一個(gè)佯謬的解決,狹義相對(duì)論本身是無(wú)法給予解釋?zhuān)仨毜靡霃V義相對(duì)論才可以給予解答。

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