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宇宙飛船為什麼能飛很久

生活 更新时间:2025-02-06 01:50:29

日常生活經驗告訴我們,時間應該是客觀的,絕對的。也就是說,我們每個人體驗到的時間流逝速度都是一樣的。根據這種生活經驗,不僅僅在地球上,在宇宙中其他星球上也應該如此,時間是絕對客觀的。

宇宙飛船為什麼能飛很久(飛船上的時間為何比地球時間慢)1

但是,一百多年前的《相對論》橫空出世,完全颠覆了人們的這種傳統認知。愛因斯坦的相對論告訴我們,時間和空間都是相對的,而且時間和空間是一體的,不可分割的,我們必須抛棄“絕對時空觀”才能更好地理解相對論,否則隻會在“絕對時空觀”的思維體系下越陷越深。

一個最明顯的現實證據就是飛船上的時間比地球上的時間慢。科學家在飛船上放置非常精确的铯原子鐘,與地球上的铯原子鐘對比,發現飛船上的铯原子鐘走得更慢,不過差别非常小。

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通俗來講就是:時間會因為參照系的選擇不同而發生變化,流逝速度會有所不同。速度越快引力越大,時間流逝速度就越慢。這裡需要強調一點,在同一個參照系下,無論速度有多快引力有多強,時間流逝速度都不會有異常。

舉個例子,哪怕你乘坐一艘無限接近光速飛行的飛船,如果沒有别的參照系,你并不會感受到時間流逝速度有任何異常,當然不會覺得時間變慢了,你感受到的一秒,一小時,一天與地球上感受到的都是一樣的。隻是相對地球這個參照系而言,你的時間确實變慢了。

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這就是相對論中的“時間膨脹效應”(鐘慢效應),這種效應的前提是必須是兩個不同的參照系之間來對比。

相對論中的“相對時空觀”完全颠覆了我們對時間的傳統認知,它告訴我們,,每個人的時間流逝速度其實都是不一樣的,隻不過在地球上由于速度和引力差别都非常小,我們不可能感受到時間流逝的差别。

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很多人對相對論中的“相對時空觀”不是很理解,也很難接受,那是因為從古自今人類就生活在低速和低引力世界,我們很難直觀地去感受時間流逝快慢的變化。

不過,相對論中的時間膨脹效應早已經過了很多次試驗的驗證。

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早在半個多世紀前的1971年,美國就曾經用商業航班,搭載四台铯原子鐘,進行了兩次環球飛行,一次向東,一次向西,主要是充分考慮到地球自轉和公轉對飛機速度的影響,力求做到誤差最小,實驗最嚴謹。

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實驗結束後,經過了一系列複雜的數學運算,考慮到飛機飛行線路,速度,高度,地球引力等參數,最終得出了以下結果:

向東飛行的飛機:理論上飛機上的時間應該比地球時間慢40納秒,而實際上慢了59納秒左右。

向西飛行的飛機:理論上飛機上時間應該比地球時間快275納秒,實際上快273納秒左右。

理論與實際的差異非常小,在允許的範圍之内,這種微小差異主要是引力飛機在飛行過程中不可避免地受到某些客觀因素影響。而且上述差異是四台铯原子鐘的總共差異,每台铯原子鐘的差異就更小了。

如果你還不相信相對論中的“時間膨脹效應”,現實中有确實存在的事實讓你不得不信,那就是:衛星導航系統。我們平時開車時都離不開導航,而導航的一個根本原理就是利用了時間膨脹原理。

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天上飛行的衛星由于速度很快,引力更小,造成衛星上的時間與地面時間并不一緻,所以必須對衛星時間進行調整修正,讓其與地面時間保持一緻同步,否則導航系統就會徹底失效,根本無法給我們提供準确的位置信息,極有可能把我們導航到溝裡去。

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