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速度越快寿命越长!狭义相对论颠覆你的世界观

在经典世界观中,根本不会想到速度和时间相关,但是直到1905年爱因斯坦提出狭义相对论出现之后,这一切将变得玄而又玄。

狭义相对论中重要的之一就是动钟延缓效应,运动的时钟,和静止的时钟一个走的快,一个走得慢。

动钟延缓效应

动钟延缓实验的推导的过程,我们可以对时间来进行测量,可以取一组平行的镜子,镜子上面我们可以做一个计时器

当有一束光打到上面的镜子时,它会反射回来,我们可以测量出时间是△t0,这个测量是在静止坐标系来进行的。

现在我们把测量的行为发生变化,使镜子平行移动,这个时候我们再来发出去光,在这个运动的坐标系中,它实际上是静止的。

但是如果我们选观测者是在一个静止的坐标系来看的话,那么光所走过的路径,就斜着上去再落下来。

就会使得光所走过的路程会发生变化,所以我们通过一些简单的几何关系就可以导出,运动的坐标系当中的时间和在静止的坐标系当中的时间,会出现一个偏差。

那么这个差,差上一个系数,就可以得出运动的坐标系下,所测出来时间间隔和静止的坐标系下所测出来时间间隔当中会存在差别。

这个差别那么就是一个洛伦兹因子,所以说会造成动钟延缓的效应。

所以,如果看到有一个钟,它处于一个高速运转的话,对于我们静止坐标系来看,这过程它就会变得缓慢。

高能粒子高速时,寿命延长

对于动钟延缓效应,在我们物理实验室已经得到了很好的验证,可以通过μ介子衰变来验证它。

μ介子它的半衰期通常只有2.197微秒

如果在回旋加速仪当中使得μ介子以接近于光速在运行,比方接近于0.9999倍的光速的时候,这个时候它的半衰期可以达到171.3微秒。

在实验上,人们可以得到非常好的检验,,对于时钟延缓效应,还可以通过超高能宇宙射线能够在地面被探测到也可以得以检验

因为高能粒子很多寿命都非常短,之所以能够在地面能够接收到,就是因为它高速的运行使得它寿命变得长了。

质能公式

可以说狭义相对论取得了巨大的成功,

基于狭义相对论爱因斯坦给出,E=MC平方,质能公式

在质能公式的指引下,人们制造了原子弹,制造了氢弹,能够释放出巨大的能量。

在我们恒星内部所进行的核反应,也是通过质能关系来提取能量

狭义相对论跟量子力学跟粒子物理紧密相关,所以说它是整个物理大厦当中,非常重要的一部分

孪生子佯谬

当然对狭义相对论也存在有一个问题,其中一个非常著名的问题就是,孪生子佯谬问题。

如果有一对双胞胎,其中有一位成为了宇航员,他坐飞船高速的离开我们地球,当这个飞船飞回来之后,就会碰到一个情况!

到底是哪一个变得会更年轻呢?

对于地球上的这个观测者来看,因为飞船高速的运行,他会认为坐了飞船回来的这位兄弟他应该非常年轻,很有可能自己已经白发苍苍。

但是因为速度是相对的,对于飞船上的观测者而言,他自己没动,而是地球在高速的运行,所以说可以给出相反的效果。

所以说这是一个佯谬,对于这样一个佯谬的解决,狭义相对论本身是无法给予解释,必须得引入广义相对论才可以给予解答。

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