著名的双生子佯谬

<正>在科学史上,恐怕没有哪一个理论会像相对论这样,引发那么多的"佯谬",双生子佯谬是其中最著名的一个。根据狭义相对论,对静止的观测者来说,运动物体的时钟会变慢。而相对论又认为运动是相对的。那么,有人就感到糊涂了:站在地面上的人认为火车上的人的钟更慢,坐在火车上的人认为地面上的人的钟更慢,到底是谁的钟快、谁的钟慢?人们(包括物理学家)总想不通,于是,便总结出来了一个"双生子佯     

用时空柱坐标变换解释双生子佯谬

双生子佯谬又称时钟佯谬,是一个很有趣的问题。这个问题告诉我们,狭义相对论有它的局限性,对两个不同的参照系,用狭义相对论的观点讨论时钟延迟效应会得出两个截然不同的结果。但是,用广义相对论的概念可以很简明地得出完全相同的正确结论。本文以旋转坐标这一特殊加速系为例,运用柱坐标变换,能简单明确地解释双生子佯谬。1 佯谬的提出和出现的原因 设双生子甲和乙出生在惯性参照系S上,乙乘坐一艘宇宙飞船以0.6C的速度驶向15光年远处     

“双生子佯谬”的狭义相对论解释

“双生子佯谬”或“时钟佯谬”(以下简称“佯谬”)是狭义相对论中最复杂的佯谬之一,历史上曾有过激烈的争论。以爱因斯坦为代表的一些物理学家认为佯谬超出了狭义相对论范围,要用广义相对论才能解决;有些人则认为这是狭义相对论提出的问题,应该能在自己的理论框架内解决;至今仍是众说不一。本文将通过简明易懂的计算证明,佯谬问题仅仅在狭义相对论的框架内就可以完美     

对“双生子佯谬” 的再思考

对“双生子佯谬”问题作了些原则性的思考,提出了不同看法：不同参考系中测到的时间不能直接进行比较,参考系等价的假设对时钟延缓也适用,因此,只要参考系等价这个大前提不变,“双生子佯谬”问题中的两双生子在不同参考系中观测到的年龄增长就是矛盾的,而这恰恰就是相对论的本质。     

时钟佯谬的理论处理

本文首先简要地介绍了狭义相对论中出现的“时钟佯谬”,然后在纯狭义相对论范围进行了讨论。最后在通过飞行时钟参考系中利用广义相对论的理论,解爱因斯坦场方程和自由质点运动的测地线方程,得到在飞行时钟被加速的期间地球上时钟所走的时间,其结果与地球时钟参考系(惯性系)上利用狭义相对论计算出的结果完全一致,从而在理论上较为满意地消除了“时钟佯谬”。     

双生子佯谬的一个新模型

双生子佯谬是相对论中一个古老的问题,但是,许多文献对它都未给出满意的说明.本文提出的双生子佯谬的新模型,能解决通常文献中出现的矛盾,并使相互对立的观点统一起来.     

相对论时空观解释的一些探讨

笔者在教学中发现,不少学生对于相对论时空观的理解上还存在一些误解。本文就“运动尺子收缩”,“运动时钟延缓”、“双生子佯谬”等问题作了一些探讨,谈谈我的认识。     

对双生子佯谬问题的几种解释

给出备受物理学界关注的双生子佯谬问题的几种探讨。首先给出最一般的讨论,即完全利用狭义相对论中的洛仑兹变换,计算出具体实例中留守者和旅行者各自所经历的时间,并进行比较。计算中,旅行者发现留守者的时间突增是解决问题的关键所在。其次,利用几何方法对双生子佯谬进行解释,即利用闵氏时空图对其进行解释,这里包含了一个重要结论:闵氏时空中的类时测地线为最长类时线。文中最后将深入地分析双生子佯谬的物理机制。看似对称的双生子运动实则并不对称,旅行者是有加速过程的,其加速度大小和加速期长短对其时间延缓是有影响的。这也是对前面提到的产生时间突增的原因的补充说明。讨论结果表明:双生子佯谬实质上并不是佯谬,而是一个绝对效应。     

关于时钟佯谬的争论

一、引言 1905年爱因斯坦提出了狭义相对论的基本原理,并进一步预言了运动时钟变慢的效应。爱因斯坦的见解,得到了很多物理学家的赞同,同时也有些人持反对意见,这就引起了一场关于时钟佯谬的争论。二、时钟佯谬的论证爱因斯坦根据光速不变原理和相对性原理认识到不同惯性系测量同一物理事件,所得数据服从洛伦兹变换。如图1,假定时间t=tˊ=0时刻两惯性系K及Kˊ的坐标原点重合,座标轴相互平行,Kˊ系以匀速u沿z轴方向运动,M代表发生的物理事件,按洛伦兹变换:     

孪生子佯谬及实验研究方法

孪生子佯谬是法国科学家郎之万提出的.爱因斯坦认为该问题不能在狭义相对论中解决,必须用广义相对论,但他本人没有给出完整的答案.在国内王永久教授的解答是目前该问题的最优解答之一.但王教授的解答要有一个前提:假设地球是惯性系.本文对这个假设进行了分析,认为如果飞船和太阳同步,则王教授假设同样可用到飞船上,这样孪生子佯谬还是没有彻底解决.本文根据对相对论中悖论产生原因的分析,得到了一个相对论的适用条件,用这个条件可以消除相对论中所有由"相对性对称比较"引起的悖论,并提出检验理论的实验方法,该实验方法是在目前技术条件下可实现的,这样通过实验可以彻底解决孪生子问题.     

喂?喂?喂?外星人

正准备好了吗?今天我们来说说有关外星人的事儿。其实,就连这个星球上最聪明的人也搞不清楚外星人究竟存不存在。但是许多人相信,在如此辽阔的宇宙里,只有地球这一颗星球存在生命似乎不太可能。何况,有些人早就按捺不住寂寞,向全宇宙散发消息,试图和躲在某个角落的外星人隔空喊话了。外星人会收到他们的消息吗?我们这样贸然邀请外星人来地球做客,是个明智的决定吗?     

同外星人接触可能吗

正如果宇宙中有外星人,地球人同外星人接触可能吗?这是一个非常有前瞻性的问题。因为除了外星人主动拜访地球外,地球人必须克服时间和空间的障碍,登上茫茫宇宙中的"外星人家园",才能同外星人见面。而且,地球人同外星人接触,不论是直接的还是间接的,都要克服语言障碍。还有,外星人同地球人接触会给地球人带来什么呢?是发展,还是灾难?     

天才是先天的还是后天的

空间会弯曲、光线会拐弯、宇宙会膨胀,爱因斯坦以其超人的智慧发现了相对论,使其成为20世纪最伟大的物理学家。最近,科学家研究发现,爱因斯坦的大脑与众不同,他脑中负责数学运算的大脑下底叶部分比常人要宽15%,他的后脑到前脑的沟槽是断开的,因此,会产生更多的神经元,使脑部更聪明。天才是先天造就的吗?人与人之间智慧的差异真的是由于大脑的不同吗?     

揭开狭义相对论中的佯谬之谜

爱因斯坦的狭义相对论自1905年创立以来,至今已历经100多年,这期间经过无数科学实验的验证,证明在非常高的精度以内是严格正确的。长期以来,狭义相对论已获得广泛的应用,成为近代物理学的重要基础之一,但同时人们从爱因斯坦的相对时空理论中可以导出形形色色、层出不穷的时空佯谬,     

高速运动真的能减缓生命节律吗

本文运用狭义相对论时空观,详细地剖析了“时钟佯谬”产生错误的根源,并用洛伦兹变换公式仔细计算了光子火箭从启动,出航,掉头,返回,着陆等全过程各个环节的时间和长度的变化。本文提出了一个独到的见解：认为既然从静止到高速运动的加速过程会产生“时间延缓,长度收缩”的相对论效应,那么与之相对称的从高速运动到静止的减速过程也必然有一个相对应的“时闻还原、长度恢复”的相对论逆效应。从而顺理成章地得出孪生子重逢必同年的结论。针对大量科普文章中“生命的节律在高速运动中放慢”的观点,独树一帜地指出,这是对相对论的误解,最后总结出“高速运动不可能真的减缓生命节律”的结论。     

何祚庥的“佯谬”

佯谬,哲学名词,意义为根据一原理推出结果与另一原理推出结果相矛盾,而这种矛盾往往是由于片面分析与错误推论而得到的。无疑,他是一位自然科学家谬"刻有蓝色六角形图案的铜质铭牌标志了他在中国科学界的地位-1 98。年中科院授予他数理     

运动体尺缩时延研究进展

从1892年到1904年,H.Lorentz假设动体的长度缩短和时间延缓,以便解释Michelson-Morley实验。1905年及1952年A.Einstein各给出了关于长度缩短的推导,但这些相对论性长度缩短存在逻辑矛盾。Lorentz理论是说,静止在以太中的物体的长度和相对以太运动的物体的长度有这种关系。但在狭义相对论(SR)中对物理现象的相互性看法造成长度缩短一事有多个佯谬(悖论)。这是因为SR的逻辑基础是相对运动,会造成原理上的悖论。实际上没有任何关于长度缩短理论的实验证明。在Lorentz理论中,时间延缓由动体的绝对运动引起。相对于静止的时钟,绝对速度大的时钟变慢;这是Lorentz以太论中的时间延缓。但在SR中用动体相对速度取代绝对速度,情况完全不同。Einstein是以不同观察者参考系的相对运动取代观察者与以太的关系,来解释长度缩短和时间延缓。因而产生了许多悖论质疑SR的自洽性,最著名的是P.Langevin于1911年提出的双生子佯谬。物理学定律之一的相对性原理从任意惯性系看来的一致性最先由H.Poincarè推介,而Lorentz变换(LT)体现该原理,但H.Lorentz于1904年发表的相对性思想是在以太存在性之下得出的。1905年Einstein发表了著名论文,其中有一个公设——光速不变性原理,由此认为不需要以太,亦即用不着一个优先的参考系。后来的讨论总包含下述问题:Einstein的狭义相对论(SR)和改进的Lorentz理论(MOL),哪个更好地描述自然界?这两者的主要区别在于,SR认为所有惯性系都是平权、等效的,而MOL认为存在优先的参考系。多年来的众多研究讨论显示,SR存在逻辑上的不自洽,亦缺少真正确定的实验证实。由此可以理解欧洲核子研究中心(CERN)的著名科学家John Bell在1985年所说的话:"我想回到Einstein之前,即Poincarè和Lorentz"。值得注意的是,SR无法解释近年来出现的研究成果——引力传播超光速和量子纠缠态传播超光速,而MOL却能解释。现在相对论理论体系面临改革,各方面的力量正推动这一改革。有若干新理论值得研究,例如改进的Newton力学(MOND);改进的Galilei理论(即推广的Galilei变换GGT);改进的Lorentz理论(MOL)。如果我们接受MOL,从现代观点看"新以太"是什么?本文认为是有量子特性的物理真空媒质。近年来,在我们的研究工作中已不把"真空中光速c"当作一个恒定不变的概念。     

地球以外的生命

曾经想像过吗,二十世纪的地球人类,并不是宇宙间唯一的知性动物?因为没有从另一个星球来的人体,陈列在博物馆中供我们参观,所以,“地球是唯一有人类星球”的这一说法,仍然颠扑不     

"天眼"高悬,洞烛万里--地球资源探测卫星的神通

1962年,美国第一个环绕地球做轨道航行的宇航员约翰·格伦把一架照相机带进"水星6号"飞船的座舱.重返地球之后,他向世界展示了自己透过舷窗拍摄到的第一批照片.人类第一次从宇宙的角度观察自己已经居住了上万年的这个星球:它小小的圆圆的,孤零零无依无靠地飘荡在太空,大部分表面被蔚蓝色的海洋所覆盖.     

人类为什么灭亡

一片死寂、一片焦土的地球上,停着一架宇宙飞行器,从机舱里走出两个外星生命体——老师和他的学生。这个陌生的星球上,看不到一片绿叶,听不到一声鸟啼,甚至看不到一只蚂蚁。到处都是烧焦的沙化土地,还有坍塌的城市废墟。这里的一切,似乎在诉说着曾经的文明,曾经的苦难,曾经的无奈。老师,这就是地球吗?是的,这曾经是一个生机勃勃的星球,有一种叫“人”的动物,创造了相当高的文明。只可惜,现在我们才造出能飞越银河系的宇宙飞行器。我们来得太迟了,这里成了一个死亡的星球,看不到一丝生机。那么,人类为什么会灭亡呢?老师沉默片刻,说:我们曾作…