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根据尺缩效应,近光速飞行的人回到地球后身体尺寸会变小吗?

时间:2019-04-02 07:49:50 浏览量:
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长度收缩效应,又称尺缩效应,是相对论性效应之一。一根静止长杆的长度可以用标准尺子进行测量。对于沿杆子的方向作匀速直线运动的另一根杆子,如果要想知道它的长度,就必须同时记下它两端的空间位置。这两个空间位置之间的距离就定义为运动杆子的长度。狭义相对论预言,沿杆子方向运动的杆子的长度比它静止时的长度短。此效应表明了空间的相对性。

钟慢效应和尺缩效应在非惯性参考系中的确是同时出现,但在回到同一参考系中结果却不相同。以下为详细说明。

相对论中的钟慢效应和尺缩效应

相对论中的钟慢效应根据尺缩效应,近光速飞行的人回到地球后身体尺寸会变小吗?

时间膨胀是一种物理现象:两个完全相同的时钟之中,拿着甲钟的人会发现乙钟比自己的走得慢。这现象常被说为是对方的钟“慢了下来”,但这种描述只会在观测者的参考系上才是正确的。时间膨胀效应适用于任何解释时间速度变化的过程。

根据狭义相对性原理,惯性系是完全等价的,因此,在同一个惯性系中,存在统一的时间,称为同时性,而相对论证明,在不同的惯性系中,却没有统一的同时性,也就是两个事件(时空点)在一个惯性系内同时,在另一个惯性系内就可能不同时,这就是同时的相对性,在惯性系中,同一物理过程的时间进程是完全相同的,如果用同一物理过程来度量时间,就可在整个惯性系中得到统一的时间。

在今后的广义相对论中可以知道,非惯性系中,时空是不均匀的,也就是说,在同一非惯性系中,没有统一的时间,因此不能建立统一的同时性。

相对论中的尺缩效应根据尺缩效应,近光速飞行的人回到地球后身体尺寸会变小吗?

相对论导出了不同惯性系之间时间进度的关系,发现运动的惯性系时间进度慢,这就是所谓的钟慢效应。可以通俗的理解为,运动的钟比静止的钟走得慢,而且,运动速度越快,钟走的越慢,接近光速时,钟就几乎停止了。

尺子的长度就是在一惯性系中"同时"得到的两个端点的坐标值的差。由于"同时"的相对性,不同惯性系中测量的长度也不同。相对论证明,在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短,这就是所谓的尺缩效应,当速度接近光速时,尺子缩成一个点。

由近光速飞行回到地球之后

由上述可知,钟慢效应和尺缩效应的表达有很重要的一个前提,就是在非惯性参考系中。当一个人在近光速飞行时,他相对于地球的观察者这个参考系,时间的流逝和空间尺寸,由于钟慢效应和尺缩效应,在观察上的确是发生了变化。

狭义相对论公式根据尺缩效应,近光速飞行的人回到地球后身体尺寸会变小吗?

但当他回到地球上,与地球的观察者处于同一参考系时,将不再具有钟慢效应和尺缩效应的表达。

但是由于在近光速飞行时,由于钟慢效应,他所经历的时间要比地球的观察者要少,所以会表现得更年轻。但是当与地球的观察者处于同一参考系,尺缩效应的影响不再,所以身体尺寸并不会发生变化。

结论

结论就是近光速飞行的人回到地球后的确会比同龄人年轻,但是身体尺寸并不会变小。

编辑:时雨
关键词: 尺缩效应相对论
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