什么是双生子时钟佯谬 对自狭义相对论有多重要?
首先对双生子(时钟)佯谬的再讨论双生子佯谬(时钟佯谬)是一个自狭义相对论诞生之初起一直引起争议的问题。有人声称这一问题超出狭义相对论范畴,必须而且已经由广义相对论解决了;有人又声称在狭义相对论范畴也可以解决,等等。小编认为,如果不承认存在一个绝对惯性参照系,这一问题并未获得令人信服的解决。以下对这一点进行讨论。设一宇宙飞船由地球起飞。
在空间某点A处突然转弯(时间可以忽略的小),返回地球,静止于地球上的时钟与飞船上的同样的时钟,究竟哪只读数大?有人认为,当火箭中的运动观察者改变他相对地球的速度(突然转弯)时,由在地球上静止的观察者所测量的、静置于地球上的钟,比如一箱放射性原子的衰变速度是不会变化的,尽管运动的观察者在他改变了相对地球的速度之后,将对在地球上静止的放射性原子观察到不同的衰变速度。
因此,在地球上静止的这箱放射性原子是不因火箭加速而变化的,于是如果火箭加速对于火箭上的那箱放射性原子也没有物理效应,那么当火箭返回地球时,两个“放射性钟”将含有同样数目的未衰变的放射性原子,因此将读出火箭出发时间与返回时间之间同样的时间间隔144-P4上述论点显然不符合狭义相对论精神,同时与实验不符",于是不少人根据火箭上的钟受到加速,而静止于地球上的钟不受加速。
因此认为火箭上的钟在加速过程中可能在物理上变化了(正由于此,火箭上的观察者才可能“观察到”地球上的钟突然变快或只是被允许“认为”其变快)。于是,地球参照系中的观察者的看法是正确的:火箭上的钟确实变慢了;而火箭参照系(并非始终是惯性系)不能使用狭义相对论琊论。但事实是,两个钟的读数差的实际大小唯一地取决于火箭相对地球走了多远,以及以多大的匀速前进1。
同时,我们可以以下述方式彻底排除加速度作用:设在火箭突然转弯时,正好有另-只火箭由远处向地球以与第一支火箭返回的速度相同的速度飞来,:二者在转弯点会合并一同”飞向地球。设在会合点二者刚好具有相同读数,但另一只火箭始终处于同一-惯性系,因此其上的钟不会有任何变化,由于转弯的火箭的转弯时间可以忽略,因此,两只火箭的钟没有什么理由不一致。于是那种企图在火箭加速过程中作文章以解决双生子佯谬的看法,并不具有令人信服的说服力。
还有一种经常被用来解决双生子佯谬的方法,即根据狭义相对论的原则,假设火箭与地球分离后,双方即不断向对方发射固定频率的光脉冲,当二者再度会合时,对双方各自收到的脉冲记数,从二者各自的观点,均应能得出火箭上观察者所接收并记录地球发出的脉冲数多于火箭所发出的脉冲数(即地球上的观察者所接收到的火箭所发脉冲数),于是,他们共同认为,先后处于不同惯性系的火箭上的钟是真实地变慢了。