[鉤沈] 近光速的太空旅行，回球後兒子比你老？

看板ask-why作者H45 (!H45)時間16年前 (2009/10/18 14:51)推噓7(7推 0噓 15→)

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※ 引述《sarsspear (沙士比亞)》之銘言： : 印象中之前似乎有看人討論過（不過找討論串找不到@@）， : 如果甲乙同年，甲搭接近光速的火箭飛出去２０年再回地球， : 可能乙已經８０歲，甲才５０歲。 : 可是這個運動是怎麼介定的？ : 甲來看的話，他看到乙遠離再靠近； : 乙來看的話，他看到甲遠離再靠近； : 為什麼結果是甲的時間慢而已的時間快？ : 記得之前有版友說那是因為甲有返回的加速度， : 如果甲沒有返回，２０年後誰老就無從得知。 : 但是我們總會想象有一個全知的「旁觀者」在想象二者２０年後的情形， : 到底此時是怎麼樣的情況呢？ : 這是小弟的疑惑。這個問題怎麼沒後續了呢？看到許多電影動畫小說常常拿這個故事當題材，每次都「覺得」一個老一個年輕是錯的甲乙同年，甲搭接近光速的火箭飛出去 20 年再回地球以我的推論，甲和乙應當還是同年。以乙當觀測坐標，當甲從火箭飛出去遠離地球的時候假設光速恆定是對的，會看到甲的時鐘行走速度比乙的時鐘慢，這沒問題當甲從太空飛回地球的時候甲的時鐘行走速度比乙的還快，這樣甲乙再度重逢時還是同年。這樣就不會有一老一小的怪問題了。思想實驗如下：設火箭上有兩面鏡子A, B A 與 B 在乙的空間座標系上之座標分別為 400, 500 (以下若未特別說明，都是指乙的相對座標系) 觀測者在地球，其座標為 0。在乙的時間點為零時，火箭以 -1 之速度前進 (A 和 B 也以 -1 之速度前進)，在鏡子 A 上有光源，以 +2 之速度往鏡子 B 發射。在乙的時間點約為 33 時 A 與 B 的座標約為 367 與 467 (愈來愈靠近地球) 時間點 0 射出的光擊中鏡子 B，開始以 -2 之速度往鏡子 A 的方向反射在乙的時間點約為 133 時 A 與 B 的座標約為 267 與 367 時間點 0 射出的光經由 B 反射擊中鏡子 A (此時火箭才過了 100 個時間單位) 接著往四周漫射，其中一道光線以 -2 速度往地球的方向前進同時，另一道光從鏡子 A 以 +2 速度往鏡子 B 發射在乙的時間點約為 267 時在地球上的觀測者看見在時間點 0 射出的光經由 B 反射回鏡子 A 再漫射到地球。同時，在時間點 133 射出的光經由 B 反射回鏡子 A，開始往四周漫射其中一道光線以 -2 速度往地球的方向前進最後在乙的時間點約為 333 時在地球上的觀測者看見在時間點 133 射出的光經由 B 反射回鏡子 A 再漫射到地球。以上實驗得到地球上的觀測者分別於時間點 267 與 333 看見時間點 0 與 133 射出的光假設光速恆定是對的，那麼火箭上觀測到的光線也應以相同速度前進當光線從 A 射到 B 再射回 A 對火箭上的觀測座標而言，需要的時間為 100 個單位所以地球在乙的時間點 333 看見的光是在火箭觀測座標下時間點 100 所發出的光對照一下會發現地球的觀測者在短短 67 秒內就看見火箭從時間點 0 轉移到 100 這不就是看見火箭的時間變快了嗎？所以並不是所有情況都會觀測到近光速移動的物體時間變慢也有些情況會觀測到近光速移動的物體時間變快。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 114.33.235.24

推

Akulamaru

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Akulamaru

10/18 15:38, , 2^F

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H45

10/18 15:41, , 3^F

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