主题：现在似乎终于懂了狭义相对论，解释一下 -- 陈经
家园 关于参照物,其实初中里面就讲过点. 这么说来,所谓狭义,就是自然认为一个物体是匀速的作为参照物,另一个物体是加速的.广义呢,就是两个物体,以谁为参照物都是要考虑的.
那么这个广义的里面时间究竟是怎么回事呢?还有,作为加速的爸爸,他的飞船的时间慢了,然后他的身体的生理状况也真的是跟着"慢了"的时间走的吗?这也太神奇了...这么说就是真的有神仙了,天上一天,人间一年嘛.
家园 天上一天,人间一年的比方是对的 那么这个广义的里面时间究竟是怎么回事呢?还有,作为加速的爸爸,他的飞船的时间慢了,然后他的身体的生理状况也真的是跟着"慢了"的时间走的吗?这也太神奇了...这么说就是真的有神仙了,天上一天,人间一年嘛.这是对的，爸爸的身体生理状况也会很年轻。要不然讨论这个就没意义了。而且这个效应似乎已经在实验上得到证实了。
这么说来,所谓狭义,就是自然认为一个物体是匀速的作为参照物,另一个物体是加速的.广义呢,就是两个物体,以谁为参照物都是要考虑的.这个，准确的说，狭义相对论先验的认为，世界上运动的东西可以分成两类，一类在做匀速直线运动，或者说惯性运动，另一类则做加速运动。你可以指着一个东西问，他是做惯性运动还是加速运动？狭义相对论认为这个问题有个唯一的答案。但是，为什么会这样，狭义相对论回答不了。这当然显得不漂亮，这也是爱因斯坦要创立广义相对论的两个原因中的一个。广义相对论里面不存在这个区别了，或者说，把这个区别和质量自然的连起来了。
家园 嗯，这可能就涉及“时间”的本质了吧？ 不是我现在可以理解的。
原子，你说的那个什么宇宙垫子啊，凹陷啊，然后小的被大的吸过去就是水往低处流差不多的意思啊。是不是就是时间简史里空间时间“弯曲”的那种说法啊。。。我看到那里就看不下去了，现在听你一说，好像有点明白了。
家园 如果空间是二维的 那么某一个均匀质量体的存在就会客观造成这种效果。那放在三维空间呢？比如我们把问题稍微简单化，假定我们太阳系只有太阳了，那么这里的时空的弯曲什么看呢？三维的弯曲不好理解，那么，我们可以取三维空间的任意一个剖面，在这一剖面上画出等“曲率”线，那么我们就能看到这个弯曲了，1919年的著名的光线弯曲就证实这了一点。为什么光线必需弯曲前进呢？因为那就是这个“空间几何面”上的最短程线（测地线）。比如从地球上的任何一点到另一点的最短程线是大圆——赤道就是一个大圆，把赤道绕着球心空间转动则为别的大圆——可是为什么大圆就是最短距离呢？这是我们的地球的球面几何决定的。
家园 其实吧，物理中只有抽象的东西，没有不可理解的东西 时间这个概念，在相对论中就属于比较抽象，但是能够理解的概念。当然了，因为其抽象，所以理解起来要花点功夫，甚至要学点数学。
原子，你说的那个什么宇宙垫子啊，凹陷啊，然后小的被大的吸过去就是水往低处流差不多的意思啊。是不是就是时间简史里空间时间“弯曲”的那种说法啊。。。我看到那里就看不下去了，现在听你一说，好像有点明白了。你说的垫子和凹陷，我没看过书，不知道指的是什么，不过看你这部分描述，很可能指的是时空的弯曲，也就是时间简史里面提到的东西。很多科普书，都用一个凹陷的曲面，来类比弯曲的时空。很遗憾这种类比其实是非常不确切的，但是这也是没办法的事情，因为时空弯曲这个概念，我觉得真的要学点数学才能理解呢。当然我这么说，其实也许是因为我还没真正理解吧。
所以我以前多次说过，不要去试图想象时空是如何弯曲的，因为这里的弯曲，完全是个数学名词，他是从我们通常碰到的弯曲的形状里面引申出来的，不过这个引申的程度很高，以至于我们无法单纯从原始的含义，来推测这个引申义。这就好比，我们汉语中“算了吧”这个词组，现在的意思是，不管这个事情了，顺其自然，放弃努力的意思。但是最早这是算命的招揽生意的话，劝那个老百姓，你就别努力拒绝我的提议了，就在我这里算一掛吧，算了吧算了吧。你说如果你光知道这个最早的意思，可怎么去猜现代汉语里这个“算了吧”的意思啊。
所以啊，好多不学物理，但是喜欢物理的朋友，问我怎么理解时空的弯曲这件事情，我的建议就是，算了吧。。。
家园 不一样 最后那个绕圈问题，是我当年学广义相对论的一道习题。其实道理也是简单的，在广义相对论里物理规律是在每一个local点定义的，这样，最后两个体系其实建立起各自的每时每刻的局域惯性系，二者之间的时间对准得取决于二者之间的各自经历的路径中的“等效引力场”的变化。在其中一个人看来你是在做圆周动，在另一个人看来你并不是在做圆周运动，这样二者其实所处的时空还是不一样。比如（这个实验可能和主旨有些偏离）我们可以设计这样的一个假想实验，A和B有一定的间距，假定在某一个时刻在B在C位置时A和B的时间是对准的，然后让B绕着A转（在A看来），而后回到C位置，严格的广义相对论的计算结果是，B的时间确实过得更慢。返回问题也是一样的，如果是等质量一个离开最终再返回的的飞船上的人一定比离开那个点上的人要年轻。这里没有说是谁相对于谁在加速的问题。因为我前面提到了，加速度的四矢的缩并所成的标量是一个不变量，这个不变量无论在出发点的人看来还是在离开的人看来都是不变的，这样由这个不变量所得到最后的时间差也是绝对的，而不取决于你是在哪一个参照系。具体计算请参照Landau的经典场论一书中第一章的最后一道例题。另外，在严格的广义相对论框架里，计算结果是一样的。
问题并没有那么神秘，只是在狭义相对论框架里“加速度的四矢的缩并所成的标量是一个不变量”这对我来说还不知道如何用更加通俗的言语来解释罢了。说白了就是，当一切都是如此的“相对”的时候，我们需要找到其中不变的东西，这不变的东西一般有几何或者拓扑的意义了，而只有找到这不变的量时我们的答案才是有普适意义的。
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家园 一点补充 自然界中每一个的客体都决定了他们所处时空中的独一无二的几何，这表明了自然界是充满个性的世界，然而自然界中一切客体都要遵循自然界的基本规律，从这意义上讲自然界又是充满共性的。
如果明白了这一点，那这里的问题其实也就没有什么问题了。一个出发离开儿子而最终又返回的父亲，即便他所在飞船的质量体和儿子所处行星一样，那他也一样会变年轻，因为父亲是确确实实的处于一个非惯性系，在飞船加速减速的时候是有着直接可以观测的效果（想象你做电梯的时候上去和下来的时候不同的感觉），加速相当于有一个“引力”把你吸向飞船地面，减速相当于有一个“引力”把你吸向飞船的天花板，所以父亲可以确定知道自己处于一个非惯性系中。而儿子就困难了，他所处的行星上如果没有如此突出的“引力”方向的改弯，那么儿子将很难认为他是处于非惯性系中而只会一般性的认为他是处于惯性系中，这是我在前面两具贴子里想澄清“冷原子”的一些不当解释，他认为在狭义相对论里“惯性系”和“非惯性系”一开始就人为划分好的，这是不对的。事实上，如果父亲一直在加速离开，如果没有外来的什么东西进入他的飞船的话，那么父亲也会认为他一直处于惯性系中。可是如果外界有星光可以参照，父亲就会观察到，进入飞船的星光发生了弯曲（注意加速度可以等效于一个引力场），他会明白他是处于一个非惯性系中，这并不需要人们去做怎样的划分。
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家园 天体质量越大，事物的演化速度越快 原子说的这个太好玩了。恒星质量越大，烧完的时间越快。
黑洞质量特大，掉到里面的东西直接玩完。质子本来多少亿亿年才衰变，掉到黑洞里直接就整死。加速器里高速撞击胡乱折腾基本粒子，是为了用加速度，模拟大天体的质量效应。粒子一看，怎么这么大加速度啊，是进黑洞了吧？得，时间到了，衰变吧。
呵呵，我胡扯几句。
家园 简单解释 这老爸回来的整个过程是变加速运动，刚开始是加速，后来是减加速，而后调头加速，而后减速，所以，老爸可以清楚的感觉到自己是处于非惯性系的，而儿子由于在地球上可以理解为儿子一直处于一个相对较好的惯性系里。这不需要广义相对论，在狭义相对论里就能解决了，把老爸的环境理解为一个惯性系加一个“惯性力”(会改变方向的)，一个简单的trick就是利用加速度矢量的缩并是一个不变量。
如果老爸一直在加速离开最后以接近光速运动而不再回头，那么比较两人的年纪将失去意义，因为相对的，老爸也可以认为儿子一直在以相反的加速度离开，谁都可以说谁更加“年轻”，但这不能比较的年轻没有意义。
另，如果老爸一开始就以接近光速离开而不回头，则是两个以相对匀速运动分开，两人都可以说对方更年轻，这也没有意义（两个类空间隔的事件），这也是不可local的比较的年轻。狭义相对论所确立的基本的观点就是，类时的事件或者说local的事件或者说符合定域因果律的事件才是有直接物理意义的。
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