主题:空间旅行不能延缓人的衰老
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资深泡菜
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很多科幻故事,很多科普读物,甚至一些教科书都有一种说法:快速移动物体的"钟会变慢",因此,如果乘坐速度与光速相媲美的宇宙飞船去旅行,那么人的生理进程也会减缓,过了一段时间,就会比留在地球上的人年轻。

真的是这样吗?

这个说法的根据是狭义相对论的钟慢效应。其实很简单,就是快速物体上的时间会膨胀,或说会减慢。

那么飞船上的人真的会相对年轻吗?否。

大家都知道,速度是相对的。飞船相对地球的速度是多少,地球相对飞船的速度也一样。在地球看来,飞船在以速度v飞行,在飞船看来,地球也以同样的速度v在飞行。既然相对都在快速移动,那么究竟是飞船还是地球的钟会慢?地球人还是飞船人会更年轻?这就成了问题。因此在111年前,有位法国物理学家,提出了著名的孪生子悖论,引起的争论延续至今。

孪生子悖论在另一个主题里已经做了很多讨论,抛开这个不谈,让我们看看这个事实:我们地球每天都有无计其数的高速粒子来访,都有很多流星坠落。那么我们地球对它们都是有很大的相对速度的。如果速度可以使钟变慢,人的寿命延长,那么,随着粒子和流星的不断到来,久而久之我们的钟岂不是越来越慢,变得走不动了,人都长生不老了?

可能您会说,那都是不起眼的小东西。但是钟慢效应的公式只与速度有关,并不涉及物体的大小。如果这个不足以说服您,那么我们知道,宇宙在膨胀,天体相互都在高速离开。很多天体都与地球有很高的相对速度,而且还在加速,那么地球的钟会不会因此变慢?如果您说那些星星太遥远,那么,钟慢效应公式并没有距离限制。

所以,乘坐高速宇宙飞船会使人延缓衰老,只存在于科幻小说中,不会是现实。孪生子的年轻或衰老,也不会因乘坐飞船而变化。
以下内容由 artist 于 2022-1-11 15:29 补充
看了大家的回复,似乎有些误会。强调一点:我说的重点是速度是相对的,宇航员因为飞船的速度而年轻,但地球也有相对飞船的速度,地球人也有理由年轻。

我们地球相对于宇宙中的很多东西都有相对速度,比如各种高速粒子、流星、行星、恒星。宇宙在膨胀中,各个星体都在相对高速运动,而且这种运动还在加快。按照钟慢理论,这些都会促使地球钟变慢,越来越慢。
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时间:2022-01-11 22:57
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“孔乙己,你脸上又添上新伤疤了!”他不回答,对柜里说,“温两碗酒,要一碟茴香豆。”便排出九文大钱。他们又故意的高声嚷道,“你一定又偷人家的东西了!”孔乙己睁大眼睛说,“你怎么这样凭空污人清白……”“什么清白?我前天亲上眼见你偷了何家的书,吊着打。”
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bealsio 发表于 2022-1-11 22:17
如果真空中运动的光子也研究物理,它会发现不需要时间间隔和空间间隔的概念:在运动路径上的宇宙各点是重合在一起的,从某一个点到另一个点也不需要“走”一定的时间,而是“即时的”。但是,从我们这些爬虫的角度看,光子确实以光速运动,走1光年远的距离就是需要走我们记录的1年时间。这个图像非常美妙,不是吗?
光速就没有时间,没有顺序了。。。超人把裤衩穿在外面,原来是这么来的。
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在两个不同参照系之间,讨论电磁学规律的时候,需要洛伦兹变换。从麦克斯韦方程组可以看出来。也就是说,描述电磁规律的麦克斯韦方程组,就是符合洛伦兹变换要求的。伽利略变换不适用。

所以,如果洛伦兹变换错了,那么首先失败的就是电磁学的规律。

为什么我们这个宇宙需要有电磁相互作用?它存在的原因与“整体规范对称性”有关。不准确地说,它的意思是指,如果我们给一个物理量乘上一个大小为1的复数(exp(iα),这里α是实常数,相当于一个模为1的复数的辐角),那么物理描述不变。所以,如果我们这个宇宙的数学符合高中数学中讲的复数理论,那么电磁相互作用的出现是必然的,洛伦兹变换也是必然的。

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为什么物理理论必须满足狭义相对论?因为我们要求“因果律”存在,即“原因”必须发生在“结果”之前。原因和结果不能同时发生,原因也不能发生的结果之后。这就要求,因果关系的传播速度有一个有限值。“有限”的意思是它不能是零,也不能是无穷大。牛顿力学是违反因果律的,因为它对因果关系传播速度的最大值没有限制。

这个“最大的因果关系传播速度”,我们叫它“真空中的光速”。其实这里不一定需要有光,或电磁相互作用。
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狭义相对论不需要再去怀疑了,它已经成为现代物理学的基础。没有这个理论,我们不知道粒子为什么会有自旋,以及自旋为什么有那样的性质;同时,离开狭义相对论,我们也不能合理地解释,为什么一定密度的质子和中子堆积在一起能够构成稳定的原子核。
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如果真空中运动的光子也研究物理,它会发现不需要时间间隔和空间间隔的概念:在运动路径上的宇宙各点是重合在一起的,从某一个点到另一个点也不需要“走”一定的时间,而是“即时的”。但是,从我们这些爬虫的角度看,光子确实以光速运动,走1光年远的距离就是需要走我们记录的1年时间。这个图像非常美妙,不是吗?
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logical 发表于 2022-1-11 19:17
楼主固然错的离谱。你这个说法也有问题:狭义相对论没有绝对参照系。时间变慢也都是取决于相对速度:相对于某一个参照系运动的参照系,时间就会相对于这个静止参照系变慢。越是接近光速,这个变慢效应越强。等到了光速,时间就“静止”不变了。

你说得对,时间膨胀公式中有两个T,一个就是参照的时间,另一个是高速运动物体上的膨胀时间。
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没看过星际穿越吗?
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色色熊 发表于 2022-1-11 16:13
楼主有一点搞错了,这个相对速度不是相对于地球、太阳、银河系之类的,而是相对于光速。
相对光速你的速度越高,时间就会越慢,不过在你用这个速度旅行时你是感觉不到时间变慢的,只有比你速度低的人会觉得你的时钟变慢了。
所以从这个角度看,楼主说不能延缓人的衰老也是对的,因为在你的时间里,你依旧是正常衰老,只是在比你速度慢的人看来你衰老减缓了。
当然了,地球本身也在运动,也有相对于光速的速度,所以时钟也会变慢,只是这个变慢与科幻中相对光速很快(比如1/3光速)的设定而言,地球因速度的时间变慢实在太轻微了。假设地球在宇宙中每秒走600公里,一年的时钟放慢也不过1分钟多一点,而且因为你在地球上,所以你是感觉不到的,也无法测量地球相对光速的速度是多少。
可要是你用相对光速很快的速度旅行,这个时间变慢就对于地球上的人来说就很明显。假如去一趟4.22光年外的比邻星,你以三分之一的光速往返,在地球人看来你用了25年7个月,在你看来只用了24年加上1个多月。如果是三分之二光速,你自己看只不过用了9年4个月。
你要能达到0.99光速,你觉得也就只用了1年2个半月。你衰老了一年多一点,地球上的人已经衰老了25年多了。 ...

楼主固然错的离谱。你这个说法也有问题:狭义相对论没有绝对参照系。时间变慢也都是取决于相对速度:相对于某一个参照系运动的参照系,时间就会相对于这个静止参照系变慢。越是接近光速,这个变慢效应越强。等到了光速,时间就“静止”不变了。 本帖最后由 logical 于 2022-1-11 19:19 编辑
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色色熊 发表于 2022-1-11 16:13
楼主有一点搞错了,这个相对速度不是相对于地球、太阳、银河系之类的,而是相对于光速。
相对光速你的速度越高,时间就会越慢,不过在你用这个速度旅行时你是感觉不到时间变慢的,只有比你速度低的人会觉得你的时钟变慢了。
所以从这个角度看,楼主说不能延缓人的衰老也是对的,因为在你的时间里,你依旧是正常衰老,只是在比你速度慢的人看来你衰老减缓了。
当然了,地球本身也在运动,也有相对于光速的速度,所以时钟也会变慢,只是这个变慢与科幻中相对光速很快(比如1/3光速)的设定而言,地球因速度的时间变慢实在太轻微了。假设地球在宇宙中每秒走600公里,一年的时钟放慢也不过1分钟多一点,而且因为你在地球上,所以你是感觉不到的,也无法测量地球相对光速的速度是多少。
可要是你用相对光速很快的速度旅行,这个时间变慢就对于地球上的人来说就很明显。假如去一趟4.22光年外的比邻星,你以三分之一的光速往返,在地球人看来你用了25年7个月,在你看来只用了24年加上1个多月。如果是三分之二光速,你自己看只不过用了9年4个月。
你要能达到0.99光速,你觉得也就只用了1年2个半月。你衰老了一年多一点,地球上的人已经衰老了25年多了。 ...
时间是独立维度,还是依赖于光速的变量?
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千万别变成吵架贴!!!
我还想看看最后能辩到啥程度呢
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artist 发表于 2022-1-11 15:20
那个主题关了,借这里回个话:

我那个图是跟你学的,基本计算也和你的一样,和你的图没啥区别。我画那个图,并不是说我找到了新的画图和计算方法,是想说明以飞船的视角,可以画出对称的图。这个都不重要了,这里说下,只是想说下画这类图是跟你学的,也感谢你之前做的讨论。
如果那个主题不被关,我相信你俩总会说清楚洛伦兹变换画图的问题。但是关闭了,你就得自己弄了,如果还想弄明白的话。

提示一点,你那个以飞船为参考系把地球也画成折线的变换图是错误的,那个不符合洛伦兹变换,newbee也从来没那么画过。想画洛伦兹变换坐标图,你可以以原点画出光的速度线出来,光的正反方向的两条线,注意都在时间轴的正方向。然后保持这俩斜率不变,每次将其他的一个速度曲线变换到y轴,这才是洛伦兹变换。画出正反光的速度曲线,你就知道坐标图里速度是实实在在分方向的。
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海淀镇的郊外 发表于 2022-1-11 16:30
所以说你不是民科,真正民科的世界你是理解不了的。所以即便某些民科在某些时刻的某些 “观点” 和你有几分接近,也不要和他们混在一起,小心把你带偏哈。

其实你说对了,那就是一种臆想。所以方舟子说得对,民科的本质就是 “科学妄想”。

其实楼主确如你所说,就是 “不知道相对论”。事实上,相对论的内容在楼主脑海里是随时间变化的,不变的只有一条:相对论 “有可能” 是错的。所以,只要坚持,有生之年 “证明” 相对论的所谓 “错误” 是完全 “可能” 的。 [/b]

楼主总说,三人行必有我师。其实,反其道而用之就是:和爱因斯坦一起走久了,我必能在某个时候成为爱因斯坦的老师。
这个您就扯了。楼主还是很论理的,并不是你说的这种反科学的民科。

楼主的问题还是一直没搞懂洛伦兹变换,对洛伦兹变换理解有误,所以他一直坚持:按照洛伦兹变换应该互相年轻,结果就是谁也没年轻。他是以科学质问结果,只是还没真正理解洛伦兹变换而已。

你不信,等他真弄清楚洛伦兹变换了,你就会知道你那些民科的帽子扣的是多唐突了。
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sxf025 发表于 2022-1-11 15:03
笨人想笨办法:我要是天天把钟往回拨,是不是能活的更久


把皮筋拉长和修改尺子刻度量皮筋的区别,钟是记录、度量时间不是控制时间
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ljj 发表于 2022-1-11 15:52
楼主,这都什么跟什么呀???

即使不知道相对论,从结果倒推,也知道你在臆想
所以说你不是民科,真正民科的世界你是理解不了的。所以即便某些民科在某些时刻的某些 “观点” 和你有几分接近,也不要和他们混在一起,小心把你带偏哈。

其实你说对了,那就是一种臆想。所以方舟子说得对,民科的本质就是 “科学妄想”。

其实楼主确如你所说,就是 “不知道相对论”。事实上,相对论的内容在楼主脑海里是随时间变化的,不变的只有一条:相对论 “有可能” 是错的。所以,只要坚持,有生之年 “证明” 相对论的所谓 “错误” 是完全 “可能” 的。 [/b]

楼主总说,三人行必有我师。其实,反其道而用之就是:和爱因斯坦一起走久了,我必能在某个时候成为爱因斯坦的老师。

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楼主有一点搞错了,这个相对速度不是相对于地球、太阳、银河系之类的,而是相对于光速。
相对光速你的速度越高,时间就会越慢,不过在你用这个速度旅行时你是感觉不到时间变慢的,只有比你速度低的人会觉得你的时钟变慢了。
所以从这个角度看,楼主说不能延缓人的衰老也是对的,因为在你的时间里,你依旧是正常衰老,只是在比你速度慢的人看来你衰老减缓了。
当然了,地球本身也在运动,也有相对于光速的速度,所以时钟也会变慢,只是这个变慢与科幻中相对光速很快(比如1/3光速)的设定而言,地球因速度的时间变慢实在太轻微了。假设地球在宇宙中每秒走600公里,一年的时钟放慢也不过1分钟多一点,而且因为你在地球上,所以你是感觉不到的,也无法测量地球相对光速的速度是多少。
可要是你用相对光速很快的速度旅行,这个时间变慢就对于地球上的人来说就很明显。假如去一趟4.22光年外的比邻星,你以三分之一的光速往返,在地球人看来你用了25年7个月,在你看来只用了24年加上1个多月。如果是三分之二光速,你自己看只不过用了9年4个月。
你要能达到0.99光速,你觉得也就只用了1年2个半月。你衰老了一年多一点,地球上的人已经衰老了25年多了。
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sxf025 发表于 2022-1-11 15:58
..
嗯,你这也行,但楼主怕是不会赞同。
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海淀镇的郊外 发表于 2022-1-11 15:24
我有一个更好的办法:找份敬老院或临终关怀医院的工作,送走一位老人,你相对就比人家长寿一些……累计下来,长生不老甚至返老还童都不是梦。


.. 本帖最后由 sxf025 于 2022-1-11 16:00 编辑
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海淀镇的郊外 发表于 2022-1-11 15:24
我有一个更好的办法:找份敬老院或临终关怀医院的工作,送走一位老人,你相对就比人家长寿一些……累计下来,长生不老甚至返老还童都不是梦。


你那个是什么更好的办法呀,我躺在床上就能让时钟不走
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楼主,这都什么跟什么呀???

即使不知道相对论,从结果倒推,也知道你在臆想
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楼主发明了一个违反狭义相对论的“钟慢理论”:一个流星或者宇宙射线撞到地球,就会让地球时间变慢。然后又自己推翻了这个“理论” — 楼主把自己的“发明”扼杀在摇篮,然后就发一个帖子纪念一下。让大家知道:什么都没动,动的是他的“心” 。。。 本帖最后由 logical 于 2022-1-11 15:41 编辑
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artist 发表于 2022-1-11 15:20
那个主题关了,借这里回个话:

我那个图是跟你学的,基本计算也和你的一样,和你的图没啥区别。我画那个图,并不是说我找到了新的画图和计算方法,是想说明以飞船的视角,可以画出对称的图。这个都不重要了,这里说下,只是想说下画这类图是跟你学的,也感谢你之前做的讨论。
所以说你那是【星星】学人 “晃手”。
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sxf025 发表于 2022-1-11 15:03
笨人想笨办法:我要是天天把钟往回拨,是不是能活的更久
我有一个更好的办法:找份敬老院或临终关怀医院的工作,送走一位老人,你相对就比人家长寿一些……累计下来,长生不老甚至返老还童都不是梦。
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iamanewbee5 发表于 2022-1-11 13:18
楼主没说旅行者和地球比较,他说的是旅行者自己的钟“越走越慢”。其实这不是问题,钟越走越慢,可以手动拨快的。

那个主题关了,借这里回个话:

我那个图是跟你学的,基本计算也和你的一样,和你的图没啥区别。我画那个图,并不是说我找到了新的画图和计算方法,是想说明以飞船的视角,可以画出对称的图。这个都不重要了,这里说下,只是想说下画这类图是跟你学的,也感谢你之前做的讨论。
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醉空行 发表于 2022-1-11 12:42
如果你相信光速不变这个条件,那么返回的旅行者更加年轻就是必然结果。

无论以地球还是以飞船为参考系,结果都是这样。


更加年轻是指相对没参加旅行的人,而不是指旅行者本人,旅行者本人无论怎么个旅行,无论光速还是龟速,旅行结束后,只能比出发前衰老,所以这种没有明确条件的似是而非的话语是很无聊的
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Enum 发表于 2022-1-11 14:43
这个“相对”延长的寿命只是对别人来说的,但楼主本身的时间还是不变,1秒还是那1秒,一年还是那1年,这种“延长”的寿命从某个角度来说没意义,生命的意义不在于何时结束,过程才是重要的。
这就象星际穿越的主角一样,回来后女儿都准备老死……
55 年要是有一大笔钱,定期存银行,旅行 20 年回来估计就赚了~~

不过千万别 75 年存一大笔钱,95 年再回来……
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iamanewbee5 发表于 2022-1-11 13:18
楼主没说旅行者和地球比较,他说的是旅行者自己的钟“越走越慢”。其实这不是问题,钟越走越慢,可以手动拨快的。
拜托人家说的是【无数到访者给地球带来的 “钟慢相应”,累加起来,导致地球的上的种 “越来越慢,变得走不动了”】好不好。 本帖最后由 海淀镇的郊外 于 2022-1-11 14:49 编辑
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