介个，超光速了耶 - 我思我在 - 轩辕春秋文化论坛 20周年


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#1

发表于 2011-10-13 17:13 资料文集短消息看全部作者

QUOTE:

原帖由 五袋石果 于 2011-10-10 21:57 发表
对物理一知半解的人求解答：光速不变是相对论的基本假设，光速不可超越是基本假设还是推导出来的？在相对论体系中，光速不变是公理，是没办法推导证明的，那光速最大是公理还是定理？
我印象中老爱是在看到迈克 ...

主要是人类是用光或者电磁波观测的。天体运动很多按照理论超过这个数值的。几何的三角公理是因为直线设定的要求。但是光速这个基本公理还是可以质疑的。

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#2

发表于 2011-10-14 09:35 资料文集短消息看全部作者

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原帖由 harp 于 2011-10-14 00:53 发表

没这回事。你说的这个是现象是因为天体在朝向地球方向有相对论性的速度，所以如果忘记径向运动，只看角度的话"好像"比光速快。

各向同性不是重点。完全搞懂要去学散射理论，高量或者X成 ...

相对速度~~~~~~好像比光速快，本来就是相对论没解决的问题。速度本来就是相对的。要不然不会有“相对论”了。

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#3

发表于 2011-10-14 09:37 资料文集短消息看全部作者

当物体向我们高速运动，都会造成超光速“假象”。因为物体运动不仅会因为相对论效应而变慢，同时也会由于多普勒效应而“看起来”变快。

相对论是实时的效应，而多普勒是视觉的效应。为了求证到底是相对论的变慢明显还是多普勒的变快明显，还做了计算来对比，结果是多普勒明显，所以是变快了，就是说超光速只是视觉假象，也因此出现了光谱蓝移。

但是这个学说还是无法解决问题。重要的是人们是通过光或者电磁波观测物质的。

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#4

发表于 2011-10-14 09:42 资料文集短消息看全部作者

有人本来就提出悖论吧。
甲乙两个孪生兄弟。
甲以光速运行，然后以光速返回。结果乙比甲老，这个可能么？？

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#5

发表于 2011-10-14 09:43 资料文集短消息看全部作者

在物理学的研究中，人们提出过很多佯谬。提出佯谬的目的，是使所研究的问题尖锐化，以便于进一步把理论的基本概念搞清，或弄清逻辑论证中有什么错误，或隐含着什么样的假定，或者忽略了其它什么重要因素，等等。关于狭义相对论就曾提出过两个佯谬，即“双生子佯谬”和“爷孙佯谬”（即超光速运动所导致的时间倒流或因果颠倒问题）。“双生子佯谬”在狭义相对论推广到广义相对论后得到解决，“爷孙佯谬”将在本文所讨论的狭义相对论的进一步推广中得到解决。

一、双生子佯谬

设想有两个孪生兄弟甲和乙，甲乘飞船作太空旅行，乙留在地面等待甲。甲所乘坐的飞船在极短的时间内加速到速度v （速度v 接近光速c ）。然后飞船以速度v 作匀速直线飞行，飞船飞行很长一段时间后，迅速调头并继续以速度v 作匀速直线飞行。回到地面时紧急减速、降落，并与一直在地面上的乙会合。甲只在启动、调头、减速降落的三段时间内有加速度，其余的绝大部分时间都在作匀速直线飞行，处于狭义相对论适用的惯性系。

按照第一章由洛仑兹变换导出的运动的时钟变慢的关系式

其中，△t 为惯性系S 的一静止的时钟所走过的时间，△t/为相对于S 系以速度v 运动的惯性系S/的一静止的时钟走过的时间。

因甲启动、调头、减速降落的时间很短，如果略去这三段时间，则有

τ为甲乘飞船作太空飞行所度过的时间，T 为乙在地球上在甲乘飞船作太空飞行期间所度过的时间。即甲作高速太空旅行，返回时发现乙比甲变老了。

如果飞船速度非常接近光速c ，相对论效应就会非常明显，如若v = 0.9999c ，则T=70.71 τ。即如在这一对孪生兄弟20岁时，甲乘飞船作太空飞行，甲认为飞行时间只有一年，在其返回地面时，甲只有21岁，但他却发现乙却成了90多岁的老人了，亦即乙比甲年老了许多。

但是，以上情形还可以换另一个角度来考察。即对于乘坐太空飞船的甲来说，甲在飞船上静止不动，甲看到乙在极短的时间内朝相反的方向加速到速度v ，然后乙以速度v 作匀速直线飞行，乙飞行很长一段时间后，迅速调头并继续以速度 v 作匀速直线飞行，在与甲会合时紧急减速。在甲看来，乙只在启动、调头、减速的三段时间内有加速度，其余的绝大部分时间都在作匀速直线飞行、亦处于狭义相对论适用的惯性系。因此，在甲看来，如果略去乙启动、调头、减速这三段时间（因这三段时间相对很短），在乙离开飞船期间，乙所度过的时间τ/ 与甲所度过的时间T/也应存在以下关系（狭义相对论一般将相对于静止系统作匀速直线运动的系统内静止的钟所走过的时间记为τ，称为该系统的原时）

这样，在甲乙会面时，甲比乙变老了。即如乙作匀速直线飞行的速度为v = 0.9999c ，在乙飞离甲一年后与甲会面时，乙只有21岁，但他却发现甲却成了90 多岁的老人了，亦即甲比乙年老了许多。

可见，从不同的角度分析其结论是不同的，而且是相互矛盾的。究竟是乙比甲年老了许多还是甲比乙年老了许多？还是两者都错了，二人应该一样年轻？这个命题就叫做“双生子佯谬”。

“双生子佯谬”使人们争论了很长时间，爱因斯坦在1918年专门写了一篇文章，以一个访问者和他本人问答的方式，说明了“双生子佯谬”的问题所在， “双生子佯谬”问题才告解决。

人们在讨论“双生子佯谬”问题时，无论从哪个角度考虑，总是为了应用狭义相对论，并认为启动、调头、减速这些过程的时间很短，所以将启动、调头、减速这些过程的时间给忽略了。但“双生子佯谬”问题的关键，恰恰是被忽略了的这些过程所引起的。

在按第一种观点考虑“双生子佯谬”问题时，乙留在地面等待甲，甲乘飞船作太空旅行，甲所乘坐的飞船在启动、调头、减速降落这些过程的加速、减速，都是相对于乙所在的惯性系而言的，所以这些过程没有什么附加的特殊效应，又因这些过程的时间都很短，所以可以将其忽略；而按第二种观点考虑“双生子佯谬”问题时，既认为甲及其所乘坐的飞船静止不动，乙在飞离甲及甲所乘坐的飞船时，乙在启动、调头、减速这些过程的加速、减速，是相对于甲所处的非惯性系而言的。按照广义相对论的等效原理，相当于考察乙的运动的参考系中有一个引力场，虽然甲和乙都处在这一引力场中，但因他们在引力场中所处的位置不同，因而引力场对他们的影响也就不同。在乙启动及减速降落时，甲和乙距离较近，他们的引力场势相差不大，引力场对他们时间的流逝的影响也相差不大，所以仍可将这部分较短的时间忽略。而在乙调头时，由于甲和乙的距离非常遥远，这时乙的引力场势远高于甲，它使乙的时间比甲流逝得要快的多，或者反过来说，它使甲的时间比乙流逝得要慢的多。这一影响超过了乙相对于甲匀速运动期间速度 v 对时间的影响，使乙飞行归来与甲会合时，乙仍然要比甲变老了。所以乙调头这一过程在考虑“双生子佯谬”问题时是不能忽略的。运用广义相对论进行计算的结果，是乙的时间τ/ 与甲所度过的时间T/也存在以下关系

或

即乙飞行归来与甲会合时，甲仍然是21岁，而乙是90多岁。

1966年，人们在实验中测得μ子绕圆形轨道高速运动时，其平均寿命比在地面上静止的μ子的平均寿命长。1971年，人们又观察到了放在卫星上绕地球旋转的原子钟比地面上的原子钟走的慢的现象。这些实验证明了广义相对论的正确性，同时也证明了爱因斯坦关于“双生子佯谬”问题论证的正确性。

我觉得这个倒是应该重新考证。

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#6

发表于 2011-10-14 09:47 资料文集短消息看全部作者

我觉得广义相对论是有待论证的。他缺乏实验支持。另外实际上时间推论应该是不适用相对论的。
狭义相对论相对更可能接近真理，但是未必就是真理。

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#7

发表于 2011-10-14 09:49 资料文集短消息看全部作者

（18）祖父悖论（因果性）反对超光速的最好证据恐怕莫过于祖父悖论了。根据狭义相对论，在一个参考系中超光速运动的粒子在另一坐标系中有可能回到过去。因此超光速旅行和超光速通信也意味着回到过去或者向过去传送信息。如果时间旅行是可能的，你就可以回到过去杀死你自己的祖父。这是对超光速强有力的反驳。但是它不能排除这种可能性，即我们可能作有限的超光速旅行但不能回到过去。另一种可能是当我们作超光速旅行时，因果性以某种一致的方式遭到破坏。

这个是完全是假说，实际上时间旅行一般人认为是不太可能回到过去的。

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#8

发表于 2011-10-15 08:12 资料文集短消息看全部作者

楼上的，电磁波简单的说就是一种场~~~，力的相互作用本来就是一种场或者是碰撞，现在观测极其微观的物质受到监测手段影响是显而易见的。
GPS每时每刻验证相对论？？？？

[ 本帖最后由 phoenixdaizy 于 2011-10-15 08:16 编辑 ]

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#9

发表于 2011-10-15 08:18 资料文集短消息看全部作者

GPS依赖空中GPS卫星来定位的，每颗卫星上都携带着原子钟，它们计频率和计时精度极高，并不停地发射无线电信号讲演时间和轨道位置。这些GPS卫星在空中的位置是精心铺排好的，任何时候在地球上的任何地点至少都能见到其中的4颗。GPS导航仪通过比较从4颗GPS卫星发射来的时间信号的差异，计算出所在的位置。

GPS卫星以14000千米/小时的速度绕地球飞行。根据狭义相对论，当物体运动时，时间会变慢，运动速度越快，时间就越慢。因此在地球上看GPS卫星，它们携带的时钟要走得比较慢，用狭义相对论的公式可以计算出，天天慢大约7微秒。

GPS卫星位于间隔地面大约2万千米的太空中。根据广义相对论，物质质量的存在会造成时空的弯曲，质量越大，间隔越近，就弯曲得越厉害，时间则会越慢。受地球质量的影响，在地球表面的时空要比GPS卫星所在的时空更加弯曲，这样，从地球上看，GPS卫星上的时钟就要走得比较快，用广义相对论的公式可以计算出，天天快大约45微秒。

在同时考虑了狭义相对论和广义相对论后，GPS卫星时钟天天还要快上大约38微秒，这好像微不足道，但是假如我们考虑到GPS系统必需达到的时间精度是纳秒级的，这个误差就非常可观了（38微秒即是38000纳秒）。假如不校正的话，GPS系统天天将会累积大约10千米的定位误差，是没有用的。为此，在GPS卫星发射前，要先把其时钟的走动频率调慢100亿分之4.465，把10.23兆赫调为10.22999999543兆赫。此外，GPS卫星的运行轨道并非完美的圆形，与地面的间隔和运行速度会有所变化，假如轨道偏心率为0.02，时间就会有46纳秒的误差。因为地球的自转，GPS导航仪在地球表面上的位移也会产生误差，例如当GPS导航仪在赤道上，而GPS卫星在地平线上时，因为位移产生的误差将会达到133纳秒。GPS导航仪在定位时还必需根据相对论进行计算纠正这些误差。

可见GPS的使用既离不开狭义相对论，也离不开广义相对论。GPS的使用是1993年开始的，但是早在1955年就有物理学家提出可以利用在卫星上放置原子钟来验证广义相对论了，GPS实现了这一设想，并让普通人也能亲自体验到相对论的威力。

时钟，首先自己的精度误差就是存在的。GPS自己的定位和时钟误差就超过这纳秒值了。

[ 本帖最后由 phoenixdaizy 于 2011-10-15 08:20 编辑 ]

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#10

发表于 2011-10-15 19:05 资料文集短消息看全部作者

相对论从诞生到现在都遭受质疑。很多的误差比所谓的相对论的误差大得多，比如说气流扰动。据我所知.GPS卫星一般对地有时钟，而不是采用卫星上的时钟。

至少相对论的时间推论是不一定正确的。~~~~

因为人的观测手段局限于场和电磁波。所以这个争论将永远继续下去。

[ 本帖最后由 phoenixdaizy 于 2011-10-15 19:06 编辑 ]

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#11

发表于 2011-10-15 19:17 资料文集短消息看全部作者

相对论本身也没规定不能超光速，只不过是认为光速真空恒定而已。但是他的虚数端的推论，的确匪夷所思。

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#12

发表于 2011-10-15 19:22 资料文集短消息看全部作者

质量是什么？？速度是什么？？时间是什么？？这个都是需要外围观测设备的观测的。所以这个争论永无休止。
我只能告诉你，现在所有的卫星都是和地面随时对时的，不存在完全独立运作的原子钟。

[ 本帖最后由 phoenixdaizy 于 2011-10-23 05:55 编辑 ]

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#13

发表于 2011-10-23 05:58 资料文集短消息看全部作者

1）GPS地面有时钟对时，上面所谓原子钟，不是主要衡量手段。
2）GPS其他的天气和某些因素引起的误差，远在所谓相对论时间之上，人类科学还没有强大到排除一切物理误差，到达这个误差量级上去，会考虑，但是不会是主要考虑对象。（另外物质的衰变就一定是恒定时间的么？？物理学的很多东西包括微观的物理学都是先假定规则的吧。
3）所谓物质衰变的时间是一定的这个本身也只是一种原理。由于微观世界存在很多测不准（宏观上就表现为放射性原子的半衰,也就是衰变的不确定性）。

[ 本帖最后由 phoenixdaizy 于 2011-10-23 06:01 编辑 ]

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#14

发表于 2011-10-25 14:09 资料文集短消息看全部作者

QUOTE:

原帖由 harp 于 2011-10-24 09:26 发表
自言自语，不知所云

钟慢尺缩效应是最大的漏洞。

运动都是相对的，相对高速运动的物体，他观测到固定物体也是钟慢尺缩，但是由于这个理论的悖论，固定点的观测尺长钟快才对。
相对论只是用一种理论，近似推导高速运动物体的规律而已，得出的结论有可能是错误的。

相对论是尚未被完全证明的理论。不过物体定律本身是很难被证明的，一如三角型内角合。这个是由一个约定俗称的基本空间，时间，速度概念决定的。
相对论并不实际解决任何问题。只是推导解释一下高速运动的物体相对经典力学出现的偏差而已。也是一种近似算法。

[ 本帖最后由 phoenixdaizy 于 2011-10-25 14:13 编辑 ]

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#15

发表于 2011-10-25 14:20 资料文集短消息看全部作者

至少以我看来光子依然是有质量的C只是近似光速而已，是稍大于光速的一个值。

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#16

发表于 2011-10-26 09:53 资料文集短消息看全部作者

楼上的我说错了么？？狭义相对论接近真理，但是广义相对论问题很多。

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