物理学 14-4狭义相对论的时空观 第五版 S系同一地点B发生两事件 S 发射一光信号(x,t'1) 接受一光信号(x','2) B I 时间间隔A=t2-t1=2dc 61 在S系中观测两事件 S (x1,t1),(x2,t2) 2 1=y(r1+-2) 6120x Ox y(2+-2) 第十四章相对论 11/46
第十四章 相对论 物理学 第五版 14-4 狭义相对论的时空观 11/46 S’系同一地点 B 发生两事件 在 S 系中观测两事件 ( , ),( , ) 1 1 2 2 x t x t ( ' , ' ) 2 x t ( ' , ' ) 1 发射一光信号 x t 接受一光信号 t' t' t' 2d c 2 1 时间间隔 = − = ) ' ( ' 1 1 2 c x t t v = + ) ' ( ' 2 2 2 c x t t v = + x y o s d 12 3 6 9 12 3 6 9 1 x 2 x 12 3 6 9 y' x x' y v o o' s s' d B 12 3 6 9
物理学 14-4狭义相对论的时空观 第五版 7△ 12 △t=y(△+-2) 2 S ∴△x'=0 △t=12-1=△ X 2 12 12 X △t △t B 固有时间:同一地点发生的两事件的时间间隔 Inherent time: Time interval of two events happen in the same place △>△=△n固有时间 第十四章相对论 12/46
第十四章 相对论 物理学 第五版 14-4 狭义相对论的时空观 12/46 ' 2 1 t = t − t = t ) ' ( ' 2 c x t t = + v x' = 0 2 1 ' − = t t 固有时间 ：同一地点发生的两事件的时间间隔 . 0 t t' = t 固有时间 x y o s d 12 3 6 9 12 3 6 9 1 x 2 x 12 3 6 9 Inherent time: Time interval of two events happen in the same place
物理学 14-4狭义相对论的时空观 第五版 △t 1-B 时间延缓:运动的钟走得慢. Time delay: Moving clock go slowly 注意之1)时间延缓是一种相对效应 N2)时间的流逝不是绝对的,运动将改变 时间的进程.(例如新陈代谢、放射性的衰变、 寿命等.) 3)<<C,△t≈△to 第十四章相对论 13/46
第十四章 相对论 物理学 第五版 14-4 狭义相对论的时空观 13/46 3) 0 , v c t t 1）时间延缓是一种相对效应 . 2）时间的流逝不是绝对的，运动将改变 时间的进程.（例如新陈代谢、放射性的衰变、 寿命等 . ） 注意 时间延缓 ：运动的钟走得慢 . 0 2 1 t t = − Time delay: Moving clock go slowly
物理学 14-4狭义相对论的时空观 第五版 孪生子效应 狭义相对论的“时间膨胀效应”或“运 动时钟变慢效应”告诉我们先后发生在惯性 系S中同一地点、有因果关系的两事件的时间 间隔与另一相对作匀速直线运动的惯性系S中 测得的时间间隔不同。 △t= 第十四章相对论 14/46
第十四章 相对论 物理学 第五版 14-4 狭义相对论的时空观 14/46 0 0 0 2 1 2 1 ( ) t t t t c = = − − v 孪生子效应 狭义相对论的“时间膨胀效应”或“运 动时钟变慢效应”告诉我们:先后发生在惯性 系S’中同一地点、有因果关系的两事件的时间 间隔与另一相对作匀速直线运动的惯性系S中 测得的时间间隔不同
物理学 14-4狭义相对论的时空观 第五版 这就是说,在S系中某事件的发生、发展及至消亡的时 间历程,在S系观察者看来变慢了,由于“时间膨胀效应” 是相对的,反过来,S系观测者也会得出发生在S系中某事 件的时间历程变慢的结论。于是,产生了一个似是而非的疑 难;假设有两个孪生子甲和乙,甲乘高速飞船到远方宇宙空 间旅行,乙则留在地球上。可以预测一下,假定若干年后飞 船返回地球,当孪生子重新会面时,他们将会有怎样的反应 呢?地球上的乙会认为:甲处于运动参考系中,他的生命过 程进行的较慢,甲应该比自己年轻。而甲会认为:乙也是运 动的,他的生命过程进行的较慢,乙应该比甲年轻。甲乙究 竟谁更年轻呢?相遇时比较的结果应该是唯一的。当然,这 只是一个假想的实验,然而面对这两种矛盾的预测结果,狭 义相对论似乎遇到了无法解释的难题。这就是曾经引起激烈 争论的所谓“孪生子佯谬”问题。 第十四章相对论 15/46
第十四章 相对论 物理学 第五版 14-4 狭义相对论的时空观 15/46 这就是说，在S’系中某事件的发生、发展及至消亡的时 间历程，在S系观察者看来变慢了，由于“时间膨胀效应” 是相对的，反过来，S’系观测者也会得出发生在S系中某事 件的时间历程变慢的结论。于是，产生了一个似是而非的疑 难；假设有两个孪生子甲和乙，甲乘高速飞船到远方宇宙空 间旅行，乙则留在地球上。可以预测一下，假定若干年后飞 船返回地球，当孪生子重新会面时，他们将会有怎样的反应 呢？地球上的乙会认为：甲处于运动参考系中，他的生命过 程进行的较慢，甲应该比自己年轻。而甲会认为：乙也是运 动的，他的生命过程进行的较慢，乙应该比甲年轻。甲乙究 竟谁更年轻呢？相遇时比较的结果应该是唯一的。当然，这 只是一个假想的实验，然而面对这两种矛盾的预测结果，狭 义相对论似乎遇到了无法解释的难题。这就是曾经引起激烈 争论的所谓“孪生子佯谬”问题