→ condensed:累了@@" 晚點再續PO 知道的板友可以幫忙回答 12/29 12:09
以下內容,應該不會在轉學考試中出現。
確定你準備好要當作休閒,再繼續閱讀下去。
如果妳還有疑慮的話。
< 就跟你說不會考了,你還看!? =.= >
大家對這個主題應該不陌生。
既然如此,為什麼我還要寫一篇文章,去探討這個老掉牙的問題?
難道說,我白目忘了爬文=.=?
或者,我太懶惰,就連wiki百科或奇摩知識+都不知道用?
過去,我曾深受吸引,不斷思考、討論、尋求答案。
但是始終沒有在網路討論區、雜誌月刊、暢銷教科書、教授、同學等,
得到滿意的答案。
直到最近,我才有機會弄清楚這是怎麼一回事。
所以希望對此課題仍存疑惑的人,這篇文章可以回答到你。
那我們就開始了!
(一)出現謬論
雙生子問題的大意就是,一對雙胞胎,弟弟留在地球上,
哥哥卻搭太空船離開地球,之後再折返回地球,下了太空船與弟弟相認。
(當然過程中,太空船速率必須接近光速,使相對論效應不可忽略。)
由於時間膨脹效應,弟弟覺得哥哥有速度,所以時間較緩慢,因此哥哥年輕。
而哥哥,也覺得弟弟有速度,因而是弟弟年輕。
這怎麼可能?當他們彼此面對面時,”真相”只有一個!
那,那”圖”勒?
(二)常見解釋
狹義相對論是建立在兩個基本假設下的:
任何慣性系中:物理定律形式相同
任何慣性系中:真空中的光速一致。
所以我們只有在慣性系中,所得的推論才正確。
既然弟弟在慣性系,而哥哥有歷經加速,那麼當然只有弟弟的看法才正確。
所以不矛盾,因為我們只承認弟弟使用時間膨脹的結果,
至於哥哥的,由於是加速系,必須考慮廣義相對論,超出狹義相對論的範圍。
(三)仍有疑問
回想一下,我們在大一普物中學到的狹義相對論,
是如何導出時間膨脹的?
對了,是利用兩慣性系之間的Lorentz變換。
兩慣性系之間的關係,可以藉由光速一致這個假設聯繫起來,
我們也是據此得到狹義相對論的一切,包括時間膨脹。
既然如此,當弟弟使用時間膨脹的公式在哥哥身上時,能用嗎?
狹義相對論應該是適用於兩慣性系間的吧?
現在一個是加速系,一個卻是慣性系,二者要怎麼聯繫?
加速系中,光速還會是恆定或一致嗎?
至此,兩大基本假設,似乎無能為力。
在(二)中的解釋,並沒有回答這個疑問。
(待續)
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