将(2)式代入(1)经过整理后得到;
ΔT1=ΔT2÷(1+V/C)(3)
分析(3)式我们可以看出,当火箭运动的速度V=C时,ΔT2=2×ΔT1;当火箭运动的速度V<<C时,ΔT1≈ΔT2,由于1+V/C≥1,所以ΔT2≥ΔT1。我们得到一个结论,火箭上的时间变慢了即时间膨胀,当然这是从A点观察所得到的结论。如果从B点观察,结论又是怎样呢?我们仍然令ΔT1为火箭经过AB两点时,在AB两点的观察员所记录的时间之差,ΔT2为在B点的观察员记录的火箭从A点到B点的时间差,光从A点到B点所需的时间为S/C。与上面类似我们可以得到:
ΔT1-ΔT2=S/C(4)
S=V×ΔT1(5)
将(5)式代入(4)经过整理得到:
ΔT1=ΔT2÷(1-V/C)(6)
从(6)式我们可以看出,当火箭运动的速度V=C时,ΔT2为零,也就是说当你看到火箭出发时,火箭已经到了你跟前了;当火箭运动的速度V<<C时,ΔT1≈ΔT2,由于等式1-V/C≤1,所以ΔT2≤ΔT1。所以我们又得出一个相反的结论,火箭的时间变快了即时间收缩了。
到目前为止,我们都是在基于光速不变这样一个前提下讨论问题的。光速不变假设是爱因斯坦从迈克尔逊-莫雷为证明以太存在所做的干涉实验的否定结果中得出的推论。在上面的讨论中,运动物体的速度V是这样得到的,在AB两地分别放置两个校准好的时钟,AB两地之间的距离为L。在A点记录物体出发的时刻,在B点记录物体到达的时刻,用两地之间的距离L除以两地所记录的时间差,就得到了运动物体的速度,这样计算的结果与两地之间的距离无关。当然还可(本文转载自
www.yzbxz.com 一枝笔写作网)以用另一种方法,在A点记录物体发出的时刻,在物体经过B点返回到A点时,记录物体到达的时刻,用两倍的距离L除以在A点记录的时间差,就得到运动物体的速度。这两种算法的结果是一样的。如果从A点来观察运动的物体在一去一回时速度是否是一样呢?用我们上面所得到的时间膨胀和时间收缩效应的结论,我们可以得出,物体在离开A点后,速度是变慢的,而当物体从B点返回时,速度又是变快的,当然这是从A点观察所得到的结果。
狭义相对论还存在另外一种效应即尺缩效应。可以采用同样的方法,证明运动物体的长度随观察者与运动物体之间的距离的减少,还存在长度伸长的效应。通过以上讨论,我们清楚了,同时性是相对的还是绝对的取决于观察时间的方法,离开这一点强调同时性是相对的还是绝对的是没有意义的。即使按照同时性是相对的观点,时间除了膨胀效应外,还应有收缩的效应,所以说双生子佯谬本身是不存在的。
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