统计学悖论:时间的延迟
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故事适合年级:小学二年级【统计学悖论:时间的延迟】趣味小故事:,M:向着过去旅行产生了如此荒唐的谬论 , 所以没有一个科学家认真看待它 。但是向着未来旅行就是另一回事了 。假定一个宇宙飞船在1980年出发 , 以接近光速飞行 。
M:飞船飞得越快 , 它的时间就过得越慢 。在飞船中的宇宙航行员看来 , 时间还如往常一样 。但是在我们看来 , 他们就仿佛雕塑像一般 。
M:飞船飞到另一个星系 , 又返回来 。对飞船中的宇航员来说 , 这趟旅行只经历了5年 。可是 , 在飞船回到地球登陆时 , 地球已过了几千年 。
M:这种时间旅行是无法导致谬论的 , 宇航员却自然地进入了地球的未来 。他们再也回不来了 。
只有回到过去的时间旅行才会引起矛盾 。只要一个人或一件事物飞向未来 , 而不再回来 , 就不会有谬论 。当你夜间睡觉时 , 在某种意义上讲 , 你就是走向未来 。一个人可以被置于休眠状态 , 一千年以后再使他苏醒 。很多科学幻想小说就是以这类“时间旅行”为基调的 , 较著名的有威尔斯的《当熟睡者醒来时》 。
爱因斯坦的相对论给出了一种完全不同的方法到未来去旅行 。按照狭义相对论 , 一个物体相对于静止的观察者而言 , 它运动越快 , 它的时间就过得越慢 。比如 , 有一个宇宙飞船以接近光速在飞行 , 那么飞船上的时间就要此地球上慢得多 。在飞船止 , 宇航员丝毫不会感到有任何异常 。他的时钟看来在正常地走着 , 他的心脏会以正常的速率跳动 。可是 , 如果地球上的观察者有什么办法能看到它们的话.他们看上去将运动得如此缓慢 , 就好像待在那里不动一样 。
令v是宇宙飞船的速度 , c是光速 , 二者采用同样的单位 。令T是宇航员在飞船上测量的时间间隔 , T’是地球上的观察者测得飞船上同一事件的时间间隔 。两个时间间隔之间的关系由下式给出:
学生们大概乐意给飞船以各种不同的速度 , 比如说C , C等等 。然后算 , 在飞船上飞行一年相当于地球上过多少年 。这样一个班级讨论将使学生们知道一些“时间延迟”的性质——相对论中著名的罗伦兹变换公式之一 。这也是训练计算的好练习 。
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