狭义相对论原理图,狭义相对论是怎么产生的

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-06 14:15:45

时间还会有不一致的情况?在什么情况下会出现呢?让我们来看一个例子:

有一辆公共汽车以速度v向前行驶,从车底到车顶的高度是L。有人在车上打开手电筒,从车底向车顶照射。

狭义相对论原理图,狭义相对论是怎么产生的(25)

以车上的人为坐标系,光所经过的路线是向上垂直的,路程是L,光到达车顶所花费的时间 t1=L/c

那么,以一个站在路边的人为坐标系,光所经过的路线是什么样呢?

当光线向上照射的时候,车也在向前走,所以在路人看来,光线到达天花板所经过的路线是斜向的:

狭义相对论原理图,狭义相对论是怎么产生的(26)

假设路人看到光从车底到达车顶的用时是t2,那么这个过程中汽车走出的距离就是v * t2。当然,图中所画的比例有些夸张,实际上汽车不可能走出这么远距离。

如此一来,光实际经过的距离是多少呢?用勾股定理可以算出光经过的距离,我们把这个距离设为D。

光速在任何坐标系下都是c,所以 t1 = L/c,t2 = D/c

L是汽车的垂直距离,D是斜向的距离,显然D大于L

所以t2(路人感受到的时间)>t1(车上人感受到的时间)。也就是说,在行驶的汽车上,时间变慢了

由此可见,时间并不是绝对的,对于不同惯性坐标系下的人可能会不一样。有一个著名的科幻电影《星际穿越》,情节中父亲高速飞行到遥远的星系,回来以后发现女儿比自己还要老得多,就是这个道理。

狭义相对论原理图,狭义相对论是怎么产生的(27)

狭义相对论原理图,狭义相对论是怎么产生的(28)

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