1、孿生子效應孿生子效應 （twin effect） 一對孿生子Jim 和 Tim 20歲生日那天，Tim 坐上u=0.9998c的飛船相對于地球作勻速率運動，在飛船上過了一年再回到地球。一去一回，弟兄見面的情景？Tim測的是原時：結果：在地球上經(jīng)過50年。21歲的風度翩翩的少年Tim 歸來時，迎接他的是白發(fā)蒼蒼70歲的老翁Jim。Jim在地球測得的相應的時間：真乃是“天上方七日，地上已千年” 3不同時刻,不同地點發(fā)生兩件事的 x 和 t事件1事件2uxxyyoo4同時的相對性在S系同時刻,同地點發(fā)生的兩件事:S系也是同時,同地S系同時,不同地兩件事:S系不同時,不同地S系不同時,同地兩件事S系不

2、同時,不同地討論：若？時序發(fā)生了顛倒5例. S系中兩個事件同時發(fā)生, x=1m, 在S系中觀察到這兩事件的距離為2m, 求在S系中這兩事件發(fā)生的時間間隔.解：洛倫茲變換： t20 所以有因果聯(lián)系的兩事件的時序不會顛倒。t2t1所以子彈速度信號傳遞速度因為 在S 系（車箱）中A點有一閃光光源及時鐘C ，M 為反射鏡 A發(fā)出一閃光射向鏡面并反射回A所用時間為多少？ 在S 系中此時間由C 給出，為若在S系（地面）中觀測，這個時間又是多少呢？ 注意：事件1 與事件在S 系中是在同地發(fā)生。在S系中是不同地發(fā)生的!事件1： A發(fā)光；事件2：光反射回A任務：在兩個慣性系中比較：兩個事的件時間間隔事件1事件2

3、在S系中：原時(固有)時:在相對事件靜止的參考系中,測得同地發(fā)生的兩事件的時間間隔.在相對運動的參考系看兩事的時間間隔時間膨脹:事件1事件2原時最短 運動的時鐘變慢時間膨脹S中觀察者發(fā)現(xiàn)：S中的鐘與 S中的鐘相比走慢了 時間膨脹效應早已被實驗所證實例 帶正電的 介子是一種不穩(wěn)定的粒子，它可以衰變?yōu)橐粋€ 介子和一個中微子。當它靜止時，平均壽命為2.5 10-8s。今產(chǎn)生一束介子，在實驗室測得它的速率為u=0.99c，它在衰變前通過的平均距離為52m。問相對論時間膨脹效應與這些測量結果是否符合？靜止時（S 系）的平均壽命是固有時解：把 介子定為 S 系，實驗室定為 S 系在實驗室測得它衰變前通過的

4、平均距離：運動（S）系中測得的壽命：理論和實驗相符！ 5） 時，3）時間膨脹是一種相對效應 2）時間的流逝不是絕對的，運動將改變時間的進程。（例如新陳代謝、放射性的衰變、壽命等 ） 牛頓絕對時空的概念討論 1） 運動時鐘變慢效應是時間本身的客觀特征,適宜一切類型的鐘物理過程化學過程生命過程試試看：若人相對地面運動，生命過程將進行得緩慢一些，不易衰老，對身體會有好處S中觀察者發(fā)現(xiàn)：S中的鐘與 S中的鐘相比走慢了 SSS4）對同一過程，原時只有一個哪個鐘的指示是原時?相對過程靜止的鐘 按照運動的相對性的，可以看成地球運動，飛船不動，可得，地球上一年，在飛船上是50年。 這是一個佯謬，其實不是相對論有什么毛病，而是不適當?shù)貞昧霜M義相對論飛船返回，有加速度，不是慣性系!加速系中發(fā)生時鐘延緩效應是絕對的！ 假如飛船返回地球兄弟相見，到底誰年輕就成了難以回答的問題。 一定是 Tim 年輕!孿生子佯謬 twin paradox（時鐘佯謬）結果：地球上21歲的 Jim 迎來的是70歲的 Tim的歸來。加速 - 非慣性系廣義相對論生命在于運動 問題的關鍵是，時鐘延緩效應是狹義相對論的結果，它要求飛船和地球同為慣性系。要想保持飛船和地球同為慣性系，Jim和Tim就只能永別，不可能面對面地比較誰年輕。這就是通常所說的孿生子佯謬（twin paradox）。 如果飛船返回