牛顿假定时间是恒定的,而爱因斯坦假定光速是恒定的。 (海纳百川 www.hjclub.info)
一、爱因斯坦的基本假设 (海纳百川 www.hjclub.info)
1、在所有的参照系中,依照相同的物理学定律(according to the same laws);
2、在所有的参照系中,光速是恒定的(The speed of light is constant in all reference frames. )。 (海纳百川 www.hjclub.info)
二、共时性(Synchronization)原则 (海纳百川 www.hjclub.info)
爱因斯坦在考虑时间问题的时候,提出了时间参照系的概念。即,在同一个系统之内谈论时间,必须采用同一个参考点(参照系)。时间测定的基本方法是以光速恒定的假设为基本依据的。 (海纳百川 www.hjclub.info)
爱因斯坦设计了一个钟。这个钟可以用光速来不断的校对。英文叫:Clock Synchronization by Light Signal.这个钟(时间)的校对原理如下: (海纳百川 www.hjclub.info)
1、有两个相同准确的钟,我和另外一个人各拿一只;
2、我站在原地,而另外一个人离开我(离开这个点的方向)开始以某一个速度去旅行;
3、每过一个时间间隔,我对旅行者的钟进行一次时间(共时性)的校对。 (海纳百川 www.hjclub.info)
假定有一束光,我可以用这束光照到这个旅行者。又假定这个旅行者带了一面镜子,当我用一束光照到他的镜子的时候,这一束光可以反射回来,并且能被我及时地接受到。于是,我能根据光速、以及光发出和接受到反射回来的时间差,测量出旅行者离开我的距离。 (海纳百川 www.hjclub.info)
假定一束光发出和接受的时间差是2秒。我断定此时此刻,这个旅行者离开我的距离是光1秒钟所走的距离。 (海纳百川 www.hjclub.info)
就在这时候,我用光通知他(和他校对时间)。假定现在我的时间是中午12点整,因为他离开我是光的一秒钟距离,我就会用光通知他,请把你的钟校对到12点零1秒。 (海纳百川 www.hjclub.info)
现在的问题是,如果假定这位旅行者以光的二分之一的速度离开我。当这位旅行者接受到我的通知的时候,他应该/已经是12点零1.5妙啦。但是,为了达到共时性的目的,这位旅行者的时间就必须是12点零1秒。而这位旅行者不得不/只能把时间(他的钟)拨回0.5妙。 (海纳百川 www.hjclub.info)
如果假定这位旅行者正好用光的速度离开我,他就永远无法接受到我的通知。而依照共时性原则,他的钟只能是/被认为是:永远停留在我的12点零1秒那里。 (海纳百川 www.hjclub.info)
附 (海纳百川 www.hjclub.info)
越南人:那请再解释一下,另外一个人以1/2光速接近毕网时会如何? (海纳百川 www.hjclub.info)
毕时圆: (海纳百川 www.hjclub.info)
按照爱因斯坦的共时性原则,答案是: (海纳百川 www.hjclub.info)
因为他提前1/3秒接到了校正到12点零1秒的通知,所以,这位旅行者只能/不得不将他的时间(他的钟)拨快2/3秒。 (海纳百川 www.hjclub.info)
此外,如果这位旅行者正好以光的速度接近我,他在接受到我的通知的时候,他的钟明明正好是12点零0.5秒,但是,他必须/不得不把他的钟(时间)拨到12点零1秒。 (海纳百川 www.hjclub.info)
(海纳百川 www.hjclub.info)
又: (海纳百川 www.hjclub.info)
对爱因斯坦共时性原则的补充说明: (海纳百川 www.hjclub.info)
刚才,为了容易叙述,把旅行者的旅行速度抽象/假定为光速,或者光速的1/2,使读者能直接的感受到爱因斯坦的时间的意义。 (海纳百川 www.hjclub.info)
而在一般情况下,旅行者的速度没有这样的快。比如火车、汽车、飞机、宇宙飞船等等。而当旅行者的速度和光速相比,是微不足道的时候,这时间就被认为是基本不变的。 (海纳百川 www.hjclub.info)
设想一下,当一个人用汽车的速度离开我,假定是72公里/小时吧。就是说,以每秒0.02公里的速度离开我。与光速相比,是光速的0.0000000067分之一。如果用我刚才的校对时间的方法,对方的钟应该被拨慢0.0000000067秒。这是非常非常微小的变化。而如果这位旅行者是用宇宙飞船的速度离开我,情况就不同了。 (海纳百川 www.hjclub.info)
宇宙飞船按照第一宇宙速度来计算:7.9公里/秒。是刚才设定的汽车的速度的395倍。用上面的例子的话,这位旅行者的钟,将要被拨慢0.0000026秒。这在物理学里,是不能随便被忽略的。 (海纳百川 www.hjclub.info)
总之,在爱因斯坦的时间里,在同一个物理学意义上的参照系当中,以不同速度运行的物体,时间是不同的/变化的。速度越快,时间走得越慢。