第四百六十一幕.双生子佯谬
“等一等,莱纳,我这里有一个问题。”
这时候,兰彻斯特.斯坦尼恩突然开口。
“在以速度接近光速运动的物体上会出现时间膨胀效应,可根据运动的相对性原理,外在的观测者理论上也在以光速原理这个物体,外在观测者是否也会出现时间膨胀效应?”
斯坦尼恩阁下的话语令会议室内再度沉默下来,他的提问似乎蕴含了某种难以解释的怪异。
“就比如,有一对双胞胎,阿尔与贝塔,他们两人同时长大,一模一样,这个时候,阿尔获得了一个法术,能够让他以光速远离星球,去往宇宙,他经历了短暂的加速,以光速朝着宇宙飞行,在飞行了一段时间后,又立刻减速,随后以光速折返。”
斯坦尼恩阁下一边斟酌话语,一边娓娓道来。
“按照时间膨胀理论,阿尔处于接近光速的高速运动中,他应当出现了时间膨胀效应,他所经过的一秒时间,位于地面的贝塔应该已经经过了数秒,我们如果不加精密计算的讨论,出发的时刻,阿尔与贝塔都是二十岁,而回来的时刻,由于时间膨胀效应,阿尔看起来只有三十岁,可贝塔却已经七十岁了。”
听到斯坦尼恩阁下的解释,在座的几位高阶法师思索片刻,微微点头,表示同意这样的假设。
“但我们现在,换一个角度来思考,如果以阿尔为参考系,那么贝塔实际上也是经历了加速到光速再折返的过程,贝塔身上也应该出现时间膨胀效应,在阿尔的角度,贝塔应该表现得比自己年轻才对。”
“这产生了矛盾!”
路德维格.施坦因很快觉察到了问题,由于运动的相对性,时间膨胀效应应该出现在双方身上,而不是单纯只有一侧的时间会因此而膨胀。
“莱纳,你如何解释这个问题?”
伊格尔斯.菲尔德也同样百思不得其解,斯塔尼恩阁下的这个悖论相当容易理解,却又难以解释,因为这似乎与时间膨胀效应冲突,而现在,没有人能够有自信的说出到底哪一个才是错误的。
众人的视线落到了莱纳的身上,因为在场的各位高阶法师之中,只有相对论的提出者莱纳才是最为了解这个理论的,他不可能没有考虑到这个问题。
莱纳环视众人,清了清嗓子,站起身来。
“这个问题的确在我的考量之中,各位阁下,说实话,这个双生子佯谬的出现,正是经典时空体系与相对论时空体系的差异导致的。”
他轻轻一挥手,半空中便出现了两个小小的时钟。
“我们可以将问题简化为,两个原本一致的时钟,其中一个突然以接近光速远离后折返,另一个在原地不动,求两个时钟的显示时间在折返之后会出现怎样的状况,为了继续简化,我们假设加速与减速的过程几乎不存在,这就是两段匀速运动的结果,运动的那个时钟被称为动钟,静止的时钟则被称为静钟。”
在法师们的注视下,莱纳令光点重复了一下这个运动过程。
“在经典物理体系中,以两个光点各自作为参考系,自然能够得到对方都在相对于自己做匀速运动的结果,但让我们将关注点放到这个运动的点,也就是动钟上,动钟远离静钟的过程很明显,以静钟为参考,动钟出现了时间膨胀,时间过得更慢,而以动钟为参考,静钟也在匀速运动,出现了时间膨胀,时间过得更慢。”
“这不就是矛盾了吗?”
玛利亚.因斯坦夫人疑惑地问道。
“但事实上,因斯坦阁下,动钟与静钟的时间都是相对而言的,他们自己并不会感觉到时间流逝的不同,正如我们在遗迹之中也不会感到时间过得比外面快还是慢,只有两者相遇之后,他们的相对时间比较才有意义。”
莱纳解释完这些,便开始令远离的光点折返。
“问题就出在折返的过程中,各位阁下,从静钟的视角来看,动钟也在做匀速运动,但从动钟的视角来看,静钟在瞬间从自己的后方,移动到了自己的前方,类似于做了一个一百八十度的半圆周运动,而这个运动,是超越光速的。”
“超越光速?”
布罗利.奥古斯汀默然思索,莱纳的话语似乎矛盾重重,却又隐含了一些他并未明说的事实。
“当然,这个超越光速的行为并没有任何信息的传递,换句话来说,倘若动钟能够看到无限远距离的事物,它在转身的这一刻,前方是看不到静钟存在的,准确来说,静钟虽然存在,却不在动钟此刻的光锥之内。”
莱纳的话语引起了波澜,这是高阶法师们从未设想过的情况,比起尺缩效应和时间膨胀效应,莱纳所说的这个现象更加匪夷所思。
“我们定义一个粒子在时空中经过的轨迹为它的世界线,世界线记录了这个粒子从过去到未来的所有位置,这个位置的范围,我将其称为光锥,光锥的范围由光速决定,物体无法超越光速,只有位于光锥之内的事物,才会对物体产生影响。”
莱纳提出了一个概念,同时在半空中,一个光点在坐标轴上蜿蜒曲折前进,构成了一个锥形。
“对于动钟,在远离的过程中,它会观察到静钟的时间变慢,在掉头的一瞬间,静钟的时间突然加速,在返回的过程中,静钟的时间又继续变慢,直至双方相遇,这个时候,动钟走过的时间仍然小于静钟走过的时间,也就是说,飞上天空的阿尔,最终相遇的时候会比贝塔更加年轻。”
说完,莱纳演示了一下自己的话语所代表的现象,他在一个坐标轴中描绘出了两条线,一条与纵轴重合,一条则是斜线,在坐标轴上还有两条双曲线,坐标轴的横轴代表的是空间X,而纵轴,则是时间乘以光速的cT。
“这个现象出现的原因,追其根本,便是动钟与静钟处在不同的世界线中,在这个坐标系中,动钟代表的是斜线,而静钟则是直线,不同的世界线中的时钟,并不能经过简单的坐标系变换而等价。”
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这时候,兰彻斯特.斯坦尼恩突然开口。
“在以速度接近光速运动的物体上会出现时间膨胀效应,可根据运动的相对性原理,外在的观测者理论上也在以光速原理这个物体,外在观测者是否也会出现时间膨胀效应?”
斯坦尼恩阁下的话语令会议室内再度沉默下来,他的提问似乎蕴含了某种难以解释的怪异。
“就比如,有一对双胞胎,阿尔与贝塔,他们两人同时长大,一模一样,这个时候,阿尔获得了一个法术,能够让他以光速远离星球,去往宇宙,他经历了短暂的加速,以光速朝着宇宙飞行,在飞行了一段时间后,又立刻减速,随后以光速折返。”
斯坦尼恩阁下一边斟酌话语,一边娓娓道来。
“按照时间膨胀理论,阿尔处于接近光速的高速运动中,他应当出现了时间膨胀效应,他所经过的一秒时间,位于地面的贝塔应该已经经过了数秒,我们如果不加精密计算的讨论,出发的时刻,阿尔与贝塔都是二十岁,而回来的时刻,由于时间膨胀效应,阿尔看起来只有三十岁,可贝塔却已经七十岁了。”
听到斯坦尼恩阁下的解释,在座的几位高阶法师思索片刻,微微点头,表示同意这样的假设。
“但我们现在,换一个角度来思考,如果以阿尔为参考系,那么贝塔实际上也是经历了加速到光速再折返的过程,贝塔身上也应该出现时间膨胀效应,在阿尔的角度,贝塔应该表现得比自己年轻才对。”
“这产生了矛盾!”
路德维格.施坦因很快觉察到了问题,由于运动的相对性,时间膨胀效应应该出现在双方身上,而不是单纯只有一侧的时间会因此而膨胀。
“莱纳,你如何解释这个问题?”
伊格尔斯.菲尔德也同样百思不得其解,斯塔尼恩阁下的这个悖论相当容易理解,却又难以解释,因为这似乎与时间膨胀效应冲突,而现在,没有人能够有自信的说出到底哪一个才是错误的。
众人的视线落到了莱纳的身上,因为在场的各位高阶法师之中,只有相对论的提出者莱纳才是最为了解这个理论的,他不可能没有考虑到这个问题。
莱纳环视众人,清了清嗓子,站起身来。
“这个问题的确在我的考量之中,各位阁下,说实话,这个双生子佯谬的出现,正是经典时空体系与相对论时空体系的差异导致的。”
他轻轻一挥手,半空中便出现了两个小小的时钟。
“我们可以将问题简化为,两个原本一致的时钟,其中一个突然以接近光速远离后折返,另一个在原地不动,求两个时钟的显示时间在折返之后会出现怎样的状况,为了继续简化,我们假设加速与减速的过程几乎不存在,这就是两段匀速运动的结果,运动的那个时钟被称为动钟,静止的时钟则被称为静钟。”
在法师们的注视下,莱纳令光点重复了一下这个运动过程。
“在经典物理体系中,以两个光点各自作为参考系,自然能够得到对方都在相对于自己做匀速运动的结果,但让我们将关注点放到这个运动的点,也就是动钟上,动钟远离静钟的过程很明显,以静钟为参考,动钟出现了时间膨胀,时间过得更慢,而以动钟为参考,静钟也在匀速运动,出现了时间膨胀,时间过得更慢。”
“这不就是矛盾了吗?”
玛利亚.因斯坦夫人疑惑地问道。
“但事实上,因斯坦阁下,动钟与静钟的时间都是相对而言的,他们自己并不会感觉到时间流逝的不同,正如我们在遗迹之中也不会感到时间过得比外面快还是慢,只有两者相遇之后,他们的相对时间比较才有意义。”
莱纳解释完这些,便开始令远离的光点折返。
“问题就出在折返的过程中,各位阁下,从静钟的视角来看,动钟也在做匀速运动,但从动钟的视角来看,静钟在瞬间从自己的后方,移动到了自己的前方,类似于做了一个一百八十度的半圆周运动,而这个运动,是超越光速的。”
“超越光速?”
布罗利.奥古斯汀默然思索,莱纳的话语似乎矛盾重重,却又隐含了一些他并未明说的事实。
“当然,这个超越光速的行为并没有任何信息的传递,换句话来说,倘若动钟能够看到无限远距离的事物,它在转身的这一刻,前方是看不到静钟存在的,准确来说,静钟虽然存在,却不在动钟此刻的光锥之内。”
莱纳的话语引起了波澜,这是高阶法师们从未设想过的情况,比起尺缩效应和时间膨胀效应,莱纳所说的这个现象更加匪夷所思。
“我们定义一个粒子在时空中经过的轨迹为它的世界线,世界线记录了这个粒子从过去到未来的所有位置,这个位置的范围,我将其称为光锥,光锥的范围由光速决定,物体无法超越光速,只有位于光锥之内的事物,才会对物体产生影响。”
莱纳提出了一个概念,同时在半空中,一个光点在坐标轴上蜿蜒曲折前进,构成了一个锥形。
“对于动钟,在远离的过程中,它会观察到静钟的时间变慢,在掉头的一瞬间,静钟的时间突然加速,在返回的过程中,静钟的时间又继续变慢,直至双方相遇,这个时候,动钟走过的时间仍然小于静钟走过的时间,也就是说,飞上天空的阿尔,最终相遇的时候会比贝塔更加年轻。”
说完,莱纳演示了一下自己的话语所代表的现象,他在一个坐标轴中描绘出了两条线,一条与纵轴重合,一条则是斜线,在坐标轴上还有两条双曲线,坐标轴的横轴代表的是空间X,而纵轴,则是时间乘以光速的cT。
“这个现象出现的原因,追其根本,便是动钟与静钟处在不同的世界线中,在这个坐标系中,动钟代表的是斜线,而静钟则是直线,不同的世界线中的时钟,并不能经过简单的坐标系变换而等价。”
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