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救命啊~~(科學問題)

看板:雜七雜八 發表時間:2002-08-19 13:54:32 回覆數:23 則 瀏覽點閱:282 次
本來這些東西是我貼在科學網站上的,可是那裡人太少了,真不知道要幾年幾月才有回應,只好轉而向這裡求助了
各位大大,我沸騰的腦漿需要你們的解答幫忙冷卻~~~~
拜託了>< !!!

-------------------------內容如下-------------------------------------

關於狹義相對論....

我想討論的是一個普通的例子,大家八成都聽說過,可是我就是不懂給它說....~><~
且聽我道來:

設現在地球是靜止的,現在有一艘趨近光速的太空船從地球出發,定出發時地球和太空船的鐘都設定相同,為地球元年

現在,太空船出發了,前往仙女座大銀河(距離約兩百萬光年),去一趟花了地球上的鐘兩百萬年,回來一趟又花了兩百萬年(因為太空船的速度趨近於光速),總共花了地球上的鍾四百萬年,搞不好人類都已經滅絕了也說不定....

但是因為相對論的預測,以高速運動物體時間流逝的速度,相較於不動的物體慢,所以我們的太空人很可能還活的好好的,那就就假定太空船上的鐘只走了十年吧~~

現在他們聚在一起對彼此的鐘
我們來觀察一下這次旅行的結果:

太空船上的鐘過了10年
地球上的鐘過了4,000,000年


OK!再來讓我頭大的問題要開始了~~~

同樣的條件下,他們做了完全相同的事,只是這次把"不動的"定為太空船,即以太空船為座標系,任何東西相對於自身當然都是靜止的

當太空船開始飛,但他們卻不會認為自己在以近光速的速度飛向仙女座大銀河,而會感覺到整個宇宙正以近似於光速的速度在移動;這也就是說,仙女座大銀河以近光速的速度向他們(太空船)逼近,地球則以近光速的速度遠離

好了,同樣依據相對論:高速移動的物體,時間流逝的速度會變慢......

現在高速移動的物體是地球,所以地球上的鐘的速度變慢了,等到地球回到太空人身邊時,地球上的鐘可能才過十年而已

而太空人看著地球以近光速的速度,前往兩百萬光年的距離外,非得花太空船上的鐘兩百萬年;接著折回來又得走兩百萬光年,又要花船上的鐘兩百萬年,總共四百萬年,我們的太空人骨頭都要化成灰了

現在再把兩邊的鐘拿出來對一下
再觀察一下這次旅行的結果:

太空船上的鐘走了4,000,000年
地球上的鐘走了10年


那ㄟㄚㄋ????WHAT HAPPEN?!?! 到底是怎麼回事????
這不是跟本就是同一件事嗎?我前前後後唯一改變的只有座標系而已呀?
怎麼會有兩種不同的結果呢?哪裡出錯了?


請"仔細"教教我吧><~~~
腦子要燒掉了啦...CPU過熱中QQ.....


好想學~~好想學喲~~~~~~
💬 討論串回覆 (23 則)
#1 樓 Neko
📅 2002-08-19 18:40:46
當太空船以趨近光速飛往仙女座大銀河,以「相對論:高速移動的物體,時間流逝的速度會變慢」來推定太空船上的時間過得很慢。
但是,當太空船由仙女座大銀河返回地球時,因為飛行方向相反,此時太空船上的時間過得極其快速。(這算不算是「相對論」??) 又或者將情形對調,即飛往的時間極快,則返回的時間極慢。
總之,飛往與返回的時間加總就應該等於地球上所經歷的時間。
so~地球與太空船的時間應該是一致的。

ps.當我耍白爛吧。


Edited by - Neko on 08/19/2002 21:10:10
#2 樓 OASIS
📅 2002-08-19 19:53:18
~^_^~

NEKO大~
謝謝你讓這一頁的氣氛緩和了不少~~

請大家持續幫忙.....我還沒能懂

好想學~~好想學喲~~~~~~
#3 樓 散人
📅 2002-08-20 09:51:46
假設有另一艘太空船B太空船與A同方向
但速度只有太空船A的一半
以太空船B的觀點來看
太空船A與地球是等速遠離太空船B
那太空船A與地球上的時間一樣囉...

相對論真是讓人搞不懂啊...
#4 樓 OASIS
📅 2002-08-20 11:19:15
是啊是啊,依照我的說法來說的確會變成這樣,可是我覺得是我哪裡搞錯了

可能是我忽略了某些細節?或是有某些觀念不夠明確....可是我也不知道在哪裡

喟然一聲長嘆之餘,也請大家繼續幫忙~~!!

好想學~~好想學喲~~~~~~
#5 樓 username
📅 2002-08-20 20:31:14
光年還要換算;以光的時速走一年叫光年!
感冒時細菌在鼻孔我打個噴嚏!不知道細菌會不會正在做高速外太空旅行!有沒有穿太空衣?很想知道呢?
#6 樓 絲逸歡
📅 2002-08-21 03:45:28
聽說打噴嚏的時速粉高
我忘記是多少
有沒有大大還記得?
說出來嚇死大家
#7 樓 hunt1231
📅 2002-08-21 09:49:16
關於這個問題呀…讓我想到以前的一個自然科學的小問題,a跟b兩個人原先在同一個位置點上,但是a坐在火車上(或任何交通工具),照理說,他沒有做出任何運動,距離應該還是會跟b保持一樣的,但當火車或交通工具出發後,a在交通工具裡,連帶的帶著a一起運動,因此雖然a沒有做出任何運動,仍然會跟b的距離愈來愈遠~~同理來推論一下,既然運動的是太空船,在裡面的太空人就跟著太空船移動的速度標準一樣,除非該太空船處於靜止狀態,由整個星系以它為基準來移動,不然應該不會發生在太空船裡時間會達二百萬年之久~

還接觸過一種理論,當移動或進行運動的物體逼近光速時,所有外在的事物進行的時間會愈來愈慢,當移動速度跟光速一樣時,所有外在進行的事物會停止,當移動速度超過光速時,外在事物竟會倒退,超過光速愈多,其倒退的速度會愈多愈快,也就是說,你以超光速離開地球一段時間後,如果有超高倍數望遠鏡的話,還可以看到自己在地球中以倒退的速度慢慢運動…

記得相對論的理論來說,地球上的東西皆不可能超過光速,所以不會有星際旅行這回事,不過這是以正常物體移動、運動來說,舉個例說,兩個點何者方式最為接近?是直線?也對,不過更快的方式,是扭曲空間,使兩者重疊,不過,這不屬於人類研發知識範圍內了~

講了一堆廢話,科學家看到了以上言論,可能會大笑吧,不過,既然人類科技沒有發展到這種境界,各項理論沒有經過認證,大家想法天馬行空又有何不可呢?

今年犯太歲~~
#8 樓 Hsung
📅 2002-08-21 10:52:06
口恩~~~~這就個這麼深入的科學問題,我也來發表一下小小的言論。

記得以前有教過一句話...............一秒的光速等於燒行地球的七圈半,今天假設地球的圓週是40,000公里,
那麼以一秒光速的速度前進等於前進了280,000公里了,相對的,如果一台飛機以時速400公里在飛行,
它必需飛700個小時才能等於一秒光速的距離,不曉得大家有沒有看過【時光機器】這部電影,電影中的主角
坐在時光機器去到了未來,你可以這樣假設~~~你在時光機器裡待一秒.......可是你週遭環境的時間卻已經了
700個小時,待了10秒.....時間卻已經過了7000個小時,所以說,如果你以光速的速度在動作,那麼時間對你
來說已是無義意的事了。

把這個理論套在這個問題之上,我們不要以仙女座大銀河(距離約兩百萬光年)來計算,畢竟太久又太遠人都
活超不過一百年了還高談兩百萬年,我們僅以目前天文地圖上的紀錄是距離太陽僅4.3光年的半人馬座比鄰星
來做比較,這時候你可能要開始慢慢想像一下。(先設幾個數值:地球時間=E、光速時間=S)
現在.....光速太空船出發了.....咻~~~~一秒(E)過去了(這時你已離開地球280,000公里了,可是對以光速前進的你
來說,你也不過才開始進前一秒(S),所以說在時間上是相同的,不同的是距離不同了,可能你在這一秒(E)內跨
了一步不過一公尺的距離,可是對太空船上的人來說,這一秒(S)的一步卻是從地球跨到280,000公里外的距離,
所以說【太空船上的鐘過了10年,地球上的鐘過了4,000,000年】這句話是不成立的,你只要將跨步的動作改成
是時鐘秒針的一格動作應該就可以想像出來)所以......你飛行了4,3光年(S)到達了半人馬座比鄰星對時間(E)來說,你
也是只離開4.3年(E)而已,就算你又花了4.3光年(S)回來,對時間(E)來說你也只是花了8.6年的時間(E)做了一趟太空
之旅。

這時你一定會覺得奇怪,為什麼我的第一個論點跟第二個論點怎麼會不一樣,注意哦~~
【以高速運動物體時間流逝的速度,相較於不動的物體慢】你再假設如果你以光速的速度的在移動,在你眼中
你週遭的景像應該是糢糊快速的閃過,那如果你是以光速的速度在原地靜止,那你眼中的景像應該也是糢糊
快速的移動,而且移動並不是你而是你週遭的環境,所以時光機器的論點就這樣出來了,所以就第二個論點
來說,同樣的跨步動作,同樣的一秒過程,不同的距離,不同的速度,這時你只要把光速拿掉,太空船以正
常的速度(E)飛行280,000公里,而太空人這一步要跨多久時間才能到達,這樣【以高速運動物體時間流逝的速度,
相較於不動的物體慢】這個理論就成立了。

不曉得我這樣解釋你應該就會比較清楚點。其實自己解釋到後面會發生很久矛盾點,之後會越來越鑽不出矛盾點
,然後又再必需從反向思考一下,口恩...............科學就是這麼的煩麻,我有時常在想~~~~假如我沒先接觸美術
而先接觸到科學知識,如今的我會不會去當一個科學家呢~~!!?????
科學就是這麼好玩~!!



成功的人永遠不會覺自己成功了,可是卻會永遠不停的努力不懈
#9 樓 散人
📅 2002-08-21 11:11:04
quote:

你以超光速離開地球一段時間後,如果有超高倍數望遠鏡的話,還可以看到自己在地球中以倒退的速度慢慢運動…


比光速快的話,等於是追上光並超越
你可以看到以前發出的光...
但是這不等於時光到流吧
只能說是在倒帶看"以前"發生的事
相反的,
另一端就像是在快轉囉...
#10 樓 散人
📅 2002-08-21 11:44:01
看了Hsung大的回應
再思考一下我的回應
覺得時間根本沒有倒流
只是看到了過去的光而已...

追上了過去的光,所以看到遠離端的影像在倒帶
至於接近端...其實看到的都是過去的影像
只是快速朝光源接近,過去的影像流逝變快了...
就像Hsung說的"景象快速的閃過"

至於接近端是過去的影像,我舉個例子大家就會了解了
假設有個恆星A距離地球2光年
我們現在看到的A星光是2年前發出的
所以其實我們看的是A星2年前的景象
如果由地球以光速飛往A星要花2年
以出發時的時間為0
出發時看到的A星光是-2年的,
到達時看到A星光是2年的(太空船飛了2年)
期間太空船上看到的A星的影像是從-2年至2年
太空船上的時間是過了2年
在2年的時間看到4年的影像
太空船上看到的A星影像是以x2在快轉
感覺上是A星時間變快,或太空船時間變慢
但實際上只是看到的影像速度不同...
#11 樓 Hsung
📅 2002-08-21 12:21:07
其實在我的觀點裡.......時光旅行是可行,但只能去到未來卻不能回到過去,
除非你能做到切開時間點,利用??度空間才有可能回到過去......否則,理論上應該是不可能做到,至少在我活的時間裡應該是看不到了~~~



成功的人永遠不會覺自己成功了,可是卻會永遠不停的努力不懈
#12 樓 散人
📅 2002-08-21 12:41:35
我把我前一篇的想法套進OASIS提的狀況裡...
先看從太空船上看地球
太空船速度大於光速,追上了地球過去發出的光,看到地球在倒帶
太空船速度等於光速,與光線等速,會一直看到同一畫面?或許是什麼都看不到...
太空船速度小於光速,地球發出的光"超越"太空船的速度變慢,看到的地球影像變慢
再看從地球上看太空船
為方便說明,假設太空船身是漆黑"完全"不反光,只在尾端每秒朝地球發一次光
太空船速度等於1/2光速,出發時地球上開始計時(0秒)
第一秒發的光到達地球要0.5秒,到達地球時計時器為1.5秒
第二秒發的光到達地球要1秒,到達地球時計時器為3秒
第三秒發的光到達地球要1.5秒,到達地球時計時器為4.5秒
太空船每秒亮一次,地球上看到是每1.5秒亮一次...
感覺上是太空船時間變慢了...
同理
太空船速度0.9光速,地球上看到是1.9秒亮一次
太空船速度0.99光速,地球上看到是1.99秒亮一次
太空船速度0.999光速,地球上看到是1.999秒亮一次
太空船速度1光速,地球上看到是2秒亮一次
咦...?
光速時太空船的時間不是停止嗎?應該是不會亮才是...
這是怎麼回事?



Edited by - 散人 on 08/21/2002 12:46:20
#13 樓 散人
📅 2002-08-21 19:12:07
quote:

太空船速度等於1/2光速,出發時地球上開始計時(0秒)
第一秒發的光到達地球要0.5秒,到達地球時計時器為1.5秒
第二秒發的光到達地球要1秒,到達地球時計時器為3秒
第三秒發的光到達地球要1.5秒,到達地球時計時器為4.5秒
太空船每秒亮一次,地球上看到是每1.5秒亮一次...
感覺上是太空船時間變慢了...
同理
太空船速度0.9光速,地球上看到是1.9秒亮一次
太空船速度0.99光速,地球上看到是1.99秒亮一次
太空船速度0.999光速,地球上看到是1.999秒亮一次
太空船速度1光速,地球上看到是2秒亮一次
咦...?
光速時太空船的時間不是停止嗎?應該是不會亮才是...
這是怎麼回事?


問題在光發出就脫離太空船自己以光速到達地球
而太空船以光速朝反方向離去
對太空船而言這光是以2倍光速離它遠去...所以變這樣...

假如對太空船而言光仍是光速
太空船速度等於1/2光速
第1秒時太空船離地球1/2光秒,這時發光
第2秒時太空船離地球1光秒,第一秒時的光到達地球(1光秒/1秒=1光速)
地球上在2秒時看到第1道光,太空船時間變慢為2倍

上面的狀況以地球遠離太空船來想比較易懂...
第1秒時地球離太空船1/2光秒
第2秒時地球離太空船1光秒,這時第1秒由太空船發的光正好到達1光秒處...
同理
太空船速度等於3/4光速
第1秒時地球離太空船3/4光秒
第2秒時地球離太空船6/4光秒,第1秒的光離太空船1光秒
第3秒時地球離太空船9/4光秒,第1秒的光離太空船2光秒
第4秒時地球離太空船12/4光秒,第1秒的光離太空船3光秒,地球接收到光
地球上在第4秒時看到太空船第1秒的光,太空船時間變慢為4倍
太空船速度等於0.9光速
第1秒時地球離太空船0.9光秒
第5秒時地球離太空船4.5光秒,第1秒的光離太空船4光秒
第10秒時地球離太空船9光秒,第1秒的光離太空船9光秒,地球接收到光
地球上在第10秒時看到太空船第1秒的光,太空船時間變慢為10倍

轉成公式是1/(1-n),n為幾倍光速

時間變慢的公式是這樣嗎?
我要下班了...晚點再去找資料來驗證...
#14 樓 username
📅 2002-08-21 21:20:12
閣下是否忽略了“時間的減慢”一項;(time has "slowed down")
太空船上的鐘???〈緩慢時間中的旅遊〉?
#15 樓 散人
📅 2002-08-21 23:29:22
quote:

閣下是否忽略了“時間的減慢”一項;(time has "slowed down")
太空船上的鐘???〈緩慢時間中的旅遊〉?


嗯...我所寫的是基於太空船和地球上時間同步進行下的結果...
而且我發現我寫的是觀測者眼中變慢...那是「都卜勒效應」,非受測物本身的時間延緩...
請看下面的文章,有以"物體內點與點間訊息來回時程"來解釋時間延緩
http://freetech.hypermart.net/Physics/LengthShort.Html
下面的BBS文章有問和OASIS一樣的問題
http://bbs.ee.ntu.edu.tw/boards/Physics/9/3/23.html

其他可參考資料
http://freetech.hypermart.net/News.html
http://bbs.ee.ntu.edu.tw/boards/Physics/9/index.html
下面的文章說:"其實愛因斯坦的相對論完全放棄了 "時間變慢" 與 "距離縮短" 的想法,而改以一個 四度空間的模型來解釋實驗數據。"...
http://club.ntu.edu.tw/~sfa/lib/doc/25.html
參考看看...
希望OASIS可以找到他要的答案...

其實還看了許多相關文章,但是...越看越混亂......
#16 樓 poo
📅 2002-08-22 03:33:54
怪ㄌ
不應該是那ㄇ複雜ㄉ阿

1.接近光速移動ㄉ物體,時間流速會變慢???

有這回事嗎?
相對論說ㄉ是相對位置變化ㄉ時間變慢
不是物體本身ㄉ時間變慢喔

絕對空間ㄉ時間不會變ㄉ啦
雖然最近有學者認為光速會改變...@_@

2.當物體移動接近光速時
應可解釋為空間會產生扭曲
兩點之間ㄉ距離會縮短
而這距離
只是相對於移動ㄉ物體
因此它會很快到達(時間變短, 不是變慢)

對於處在相同時空中ㄉ個體
空間並無產生扭曲
因此時間一樣

也因此
才產生太空船與地球時間產生不同ㄉ狀況

關於空間ㄉ扭曲
可以拿起一張紙
將它對折彎起來
這種空間扭曲ㄉ狀態
就是相對於接近光速行駛ㄉ太空船ㄉ狀態
而相對於地球
則還是一張攤平ㄉ紙
並無扭曲ㄉ情形



耶耶耶~~~我有星星ㄌ...
#17 樓 Hsung
📅 2002-08-22 10:00:30
口恩~~~~~看了散人大大所貼的幾篇文章,我發現幾點......
就目前真實世界裡,應該還沒有什麼物體能達到光速境界,所以說poo大大所說的
【絕對空間ㄉ時間不會變ㄉ啦】我能認同,因為跟我所提出來的觀點是相同的,所有的一切都是相同
的,只是進行的動作速度是不一樣的,可是看了散人大大的所提供的文章裡,我又覺得有一點很重要
的一點必需真的出現在現實空間裡才能證明的一件事,試想.......有一光線從你眼中由左至右閃過去,你
就在那時會看到了什麼呢?? 沒錯!!應該是什麼都看不到才對!!
所以當一真實物體能達到光速時,它是否會像光線一樣分解開來?所以由旁人眼中所見,這一移動中
的光速物體應該是會看不見的,試問要把一個固體的物體分解為像光一樣的分子,這過程中所產生的
一些問題並不是我們目前所能理解,是否會像實驗中所說的進入子空間、或會使時間軸傾斜成球形,
畢竟這些實驗大都是以理論加上一些大膽假設、小心求證的說法,就像我前面所說的,應該沒有任何
物體能在我們目前的所存在的空間裡達到光速的速度,所以我之前所提出的觀點並沒有說到只此一論
點,所以是一個蠻"現實"的回答,萬一真的有一天,地球上出現了某一物體能以光速速度移動,而它
真如實驗所說的一樣,那麼我所提出的觀點真的是完全被推翻,包含poo大大所說【絕對空間ㄉ時間
不會變ㄉ啦】這一句話可能也是一樣。
我也很難想像......在我有生之年會有機會看到這樣的結果出現,只能留待後世子孫去發掘。




成功的人永遠不會覺自己成功了,可是卻會永遠不停的努力不懈
#18 樓 poo
📅 2002-08-23 00:29:00
抱歉
我用ㄉ名詞都是非專業
因此會產生誤會....>_
小弟所謂【絕對空間ㄉ時間不會變ㄉ】
指的是指在同一個空間中的所有狀態
如地球和仙女座
兩地ㄉ時間流逝速度都是一樣ㄉ

而此空間相對於近光速行駛ㄉ太空船
會產生空間ㄉ扭曲現象

這ㄍ扭曲
不是空間本身扭曲
而是"相對於"近光速行駛ㄉ太空船產生扭曲
所以才產生超越一般物理運動學(S=V*T or S=1/2 a*T2)的結果
使得船內ㄉ時間和此空間內ㄉ時間(包含地球)
產生不同步ㄉ現象

這ㄍ理論基礎
是建立在【光速不變】ㄉ立論基礎上

正如Hsung大大所述
這些都是理論物理學
當物體達到光速
按相對論ㄉ說法
應該是會將質量轉為能量(e=mc2)
因此實體速度只能趨近光速

期待科學家去證明囉...^^

上ㄍ月有則新聞
有天文物理學家觀察天文現象
提出光速可能非常數
而是會改變ㄉ
如果是ㄉ話能量不滅定律可能改變ㄌ

其實也沒什麼
先有物質不滅
然後質量不滅推翻ㄌ前者
接著能量不滅也推翻ㄌ前者
...
再來ㄋ...
誰知道

不過
底限應該是
因果不滅
ccc...

胡說八道一堆
說錯ㄉ請不吝指正...

耶耶耶~~~我有星星ㄌ...
#19 樓 散人
📅 2002-08-23 10:50:15
poo說的是否是和下面文章表達的內容一樣?或相似?
文章裡以球體模型來說明
http://club.ntu.edu.tw/~sfa/lib/doc/25.html
扭曲的空間裡光速不變,但是距離變短了
但是對於其他空間未扭曲的看來,就變成超越光速了...
#20 樓 username
📅 2002-08-24 00:01:17
星艦迷肮,畢竟還是迷肮!迷航代表還在尋找。
光速旅遊是多麼美妙,但令人遺憾理論歸理論,實際又是一回事!
我看過一篇文章;要攪個光速太空船是非常大條的事;大到像要找個固定的支點把地球給彈出去一樣,所以現在不可能。
他開心的建意是這樣:把要旅行的呆頭鵝及所有必需品,有生命的;無生命的,把他都給關在一起;然後掃瞄、分解變成有排隊的基本分子;當然還得加密、簽章甚麼的,再找個夠大的手電筒;用光當載体,直接丟出去!
問題是還不知道怎樣去先裝個接收器;解碼器!還要一個認可的驗證單位蓋個小圖章。
至於解碼組成後七魂六魄少了哪樣;不在科技保險範圍!〈這些字往往都寫的很小〉

我亂講的!

“時間遲緩”,有書說在物理學上介子衰變成電子及微中子;但在很高的運動速度下;介子的自發兌變發生之前;科學家辨識出時間遲緩現象。(LIFE Science Library --ENERGY)
#21 樓 小崑
📅 2002-08-25 14:29:03
我本來看了前幾篇有點懂,可是越看到後面越不知道自己在看什麼。
現在處於"盧煞煞"階段。
#22 樓 poo
📅 2002-08-26 00:17:58
散仁兄說ㄉ
應該是我要表達ㄉ

抱歉
詞不達意
哈哈



耶耶耶~~~我有星星ㄌ...
#23 樓 散人
📅 2002-08-26 10:40:49
許多理論都只是理論,因為以目前的能力還無法去證實
只能做些可證明這些理論有可能可行的的實驗
所以相不相信看個人囉
覺得有理就相信,看不懂的話可以當作沒那回事...
反正我們不是科學家,有別的可以搞的事