凭什么无限接近光速,就会变得更年轻?如何理解双生子佯谬?

实际我们每个人在地球上步行或奔跑,都能和地球产生相对论效应(时间流逝比地面更慢)。

甚至,就连我们每个人之间的时间流逝都是不同的。

只不过这个效果太过于微弱,任意两个人,一生大约有1纳秒的时间差吧,人类无法感知。

如果对上面内容不能理解,则说明没有真正理解过狭义相对论。

对于不了解广义相对论的人来说,误解狭义相对论是很常见的事情。

在广义相对论中,爱因斯坦用空间扭曲来形容引力。

这样的弯曲时空,在几何上被称为黎曼空间。

当黎曼空间的内禀曲率为特殊情况的0时,这就成了一个平直空间,如果考虑时间尺度,则成了一个闵氏时空(伪黎曼空间)。

而狭义相对论对应的便是闵氏时空。

也就是说,把宇宙时空看成一个均匀的引力场,狭义相对论才成立。

但狭义相对论,必然又是符合广义相对论的。

而广义相对论中,有这样的等价公式:

代表的是空间弯曲程度。

则是物体的能动张量(物体能量和动能的尺度)。

也就是说,物体能量和空间扭曲程度是正比关系。

一个物体的速度越大,动能也就越大,空间扭曲程度也会更大。

不少人理解狭义相对论时,认为物体受力或者存在加减速度,所以才会出现慢钟效应。

这并不正确。

本质上是因为亚光速物体,拥有足够高的能动张量,引起参考系内部的空间扭曲。空间扭曲程度越高,慢钟效应越强,参考系内部的时间相对于外界也就走得越慢。

由于狭义相对论的时空是均匀的,所以选定的静止参考系,时间流逝总是最快的。

任何对参考系有相对运动的物体,时间流逝都比参考系更慢。运动速度无限接近光速时,时间流逝也慢到无限。

也就是说,如果哥哥在轨道胶囊内做亚光速运动,一段时间后,他不仅仅比弟弟更年轻,实际比整个地球都更年轻。

而且,这样的轨道胶囊,人在内部是无法生存的。

假设,双生子体重60kg,按照0.9C的亚光速来计算,稳定的向心力为:

哪怕是坐着的状态,脊椎受到的压强足以高达:

(1000TPa)。

如此高的压强,物质只能以半简并的等离子体的形式存在(金刚石承受压强为10^11Pa)。

如果达到0.99C,则达到太阳中心的压强强度。

即便发明了反重力机器,但对于坐立的人体,当达到0.9999999C时,仅仅头部和脚底每1kg单位重量受到的力量差都将超过8X10^14N。如此强的力量,足以撕裂人体。

约为(1-1/10^36)C时,压强可超过中子星,坍缩成黑洞。实际考虑到整个动力系统的质量,不到这个速度,就会坍缩成黑洞。

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