钟慢尺缩是否时因为高速物体质量变大引起的时空弯曲导致的?

船歌523


钟慢尺缩现象最早出现在狭义相对论结论中,





时间膨胀公式


长度收缩公式

高速物体质量变大也是狭义相对论的结论之一,


它们都属于狭义相对论的效应。一开始跟时空弯曲扯不上半点关系,因为那时爱因斯坦还没有创立广义相对论。狭义相对论的适用范围是惯性系,它的时空是平直的、纯粹的,它还没有真正把时空与物质及其运动联系起来。所以它仍属于经典物理范畴。在狭义相对论中,钟慢尺缩和高速物体质量变大只是效应。在两个相互作匀速直线运动的惯性系中各有一个观察者,他们对同一事件的观察结果是不一样的,而相互对相对各自参考系静止的对象的观察结果是相对的,比如说有一个相对于地面以接近光速飞行的飞船,



在相对静止的地面观察者看来,飞船在运动方向上变短了,飞船上的钟比地面的钟变慢了,飞船的质量也变大了。而在飞船上的人看来,飞船也没变短,时钟也很正常,质量也没有变大;在他看来倒是地面上的物体变短了,地面上的钟比飞船的钟变慢了,地面人的质量也变大了。两种结果是矛盾的,这是为什么呢?因为地面相对于飞船来说运动速度也是接近光速的,运动速度是相对的,相对惯性系观察结果也是相互的。所以说狭义相对论的结论是相互的,这就是著名的“时钟佯谬”(又叫双生子佯谬)问题。那么谁对?或者说怎么解释?如果飞船一直飞下去,应该说都对。如果飞船返航必然经历加速减速,这样飞船就不一直处于同一惯性系中,考虑不同地点的同时性问题,飞船的时钟和地面的时钟是不等价的,不管是用广义相对论还是狭义相对论计算,都能得出同样的结果:返航飞船的时钟变慢了。象哥哥驾驶近光速飞船返回地球后发现自己比弟弟年轻的“双生子佯谬”真会发生。




钟慢尺缩和质量增大在狭义相对论里只是一个效应,而不是洛伦兹认为的是物体物理结构上的变化。爱因斯坦认为这些效应跟物体的材料无关,这只是时空相对性的表现,是不同参考系观察的不同结果。的确我们地面人的质量并没有真变得无限大,是因为这个质量是相对静止于地面的静质量。是在我们地球这个参考系的量度。那接近光速运动的飞船呢?在飞船的人看来飞船和他的质量并没有变大,因为这个质量也是相对于飞船参考系的静质量。可为什么飞船有点飞不动了?而在地面的人却没有这个感觉?它们的动质量都是非常大的啊。实际上飞船如果不加速,即使一直以接近光速的某一速度匀速直线飞行,它的感觉也会和地面一样,即使在地面看来它的动质量接近无限大了。它也觉不出有任何质量能量压力,在它看来它的静质量和原来一样大,而地面的人质量却变得接近无限大。因为运动就是相对的,它和地面是相互以接近光速运动的两个惯性系,没有任何优越的参考系。可是飞船是无限接近光速,有加速,这就属于广义相对论的范围了。

宇宙中虽然不存在绝对静止的参考系和绝对的运动,飞船和地面是相对运动的,但地面的人静止于地球,在地球这个系统内是静态的,它的外部几何时空是平直的。而飞船是一个独立的系统,相对于地球和宇宙空间是运动的,因而它是非静态的,尤其是它在接近光速的加速过程中,它的外部几何时空是非平直的(非狭义相对论),它只能用广义相对论来解决。飞船的加速运动导致其周围时空发生弯曲,速度越接近光速,弯曲的越厉害,飞船在极度弯曲的时空沿着最短路程运动,显得“艰难无比”,这个“艰难效应”就是地面观察到的飞船的“动质量”。飞船速度越快,时空越弯曲,飞船运动越“艰难”,地面观察到飞船的质量越大。


可见是物体的加速运动使周围时空弯曲,时空弯曲使物体运动路径发生变化,这个路径变化的效应就是动质量增大,也就是说是时空弯曲导致的物体质量增大,而非题目所说的质量增大引起时空弯曲,整个因果颠倒。这与广义相对论指出大质量物体引起周围时空弯曲(即“物质告诉时空怎样弯曲”)这句话并不矛盾。首先,上面所说的质量增大只是个动质量效应,并不是物体的静质量,而广义相对论所说的大物体指的是静质量。再者广义相对论还有第二句话:小物体在弯曲的时空中做“测地线”运动。这句话和上面说的是相通的,即“时空告诉物质怎么运动”。按广义相对论说法,物体在弯曲时空运动的几何效应就是引力啊。物体的质量增大效应就相当于是受到了引力作用。实际上物体的加速运动引起周围的时空弯曲与大质量物体引起的时空弯曲是一样的,而时空弯曲就是引力。所以说物体的加速运动与引力是等效的,这也是广义相对论的等效原理。同时时空的相对性和弯曲变化也直接导致“钟慢尺缩”。这也是狭义相对论的高速运动和广义相对论的引力都能引起“钟慢尺缩”的原因,实际上那个质量效应也是由广义相对论对狭义相对论结论的本质诠释。

综上,“钟慢尺缩”应该是由时空相对性和时空弯曲导致的,而时空弯曲不是由物体的高速引起的,也不是由物体质量变大(动质量)引起的。恰恰相反,物体质量“变大”(动质量)是时空弯曲引起的。这个时空弯曲是物体的加速运动造成的,而时空弯曲就是引力,加速运动和引力是等效的。

根据上面所说,驾驶接近光速的飞船前往距离一光年的目地的用不了一年时间,因为根据相对论的钟慢尺缩效应,在飞船中观察者看来一光年的距离也变短了,这可不是物体质量变大造成的,是物体的运动造成的空间收缩,时间变慢。具体多少这要根据速度大小。


物原爱牛毛1


有人在公路自行车道上骑着自行车运动,它和一列火车在铁轨上运动,是互不关联的两个运动方式。光的运动也是与物质运动两个互不关联的运动方式,在公式中存在两个不同的速度符号,V一般表示普通物质运动,另一个符号C表示光速运动。在生活中,例如火车🚄每小时速度100公里,经过10小时,写成V100公里✖️时间10小时=距离1000公里,现在火车停在火车站,打开所有车灯,车灯属于光速C,但车灯对火车的运动没有产生任何作用,即光速对物质的运动作用为零0⃣️,光速是波粒二象性运动,不是物质运动,两者属于不同系统的运动,互不关联。怎样能有物质运动与光的运动存在变量关系呢?


KongZWang


我认为当速度越接近光速质量会与时间这个维度靠的越近!时间将变成这个空间唯一抵抗物质的“阻力”!当亚光速飞行时时间或许会出现一层“壁”!抵消你施加上去的全部能量!我认为想要抵消并穿过这层壁只需飞船飞行的轨迹如出膛的子弹旋转的前进!也许幽浮之所以可以超光速飞行就是这破原因!


j烟嘴


你的说法可能有漏洞。

速度变大,惯性质量变大,但引力质量不变。

你的时空弯曲应跟引力质量有关吧。既然引力质量不变,谈什么时空弯曲变大呢。

钟慢尺缩与洛仑兹变换系数直接有关吧,不要扯远。


温情忆鸿564


我以为你是对的


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