題:
為什麼光子時鐘等於所有時鐘?
Swike
2020-08-03 17:25:47 UTC
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我能理解為什麼,如果光速不變,光子時鐘的滴答聲就會變慢。我發現這種解釋對於引入時間膨脹的思想非常有用(也是因為它允許僅使用畢達哥拉定理就可以直觀地得出洛倫茲公式)。

但是這種方法有一個重要的缺失概念。一個學生可能會說;好的,我明白了為什麼光子時鐘的滴答聲會變慢,但是為什麼它是時間本身的固有屬性呢?為什麼這不是該特定時鐘機制的某些影響?擺鐘,原子鐘,晝夜節律,化學鐘等如何都等同於光子鐘?為什麼光子時鐘的滴答聲減慢是對所有時鐘和時間本身的本質的探究,而不僅僅是對這個特定時鐘的本質的探究(更多的是,如果我們認為解釋依賴於特定的時鐘機制)。這個時鐘上班)?

例如,一些學生可能會推理;由於重力較低,因此鐘擺在月球表面的速度會變慢,因此鐘擺的周期會更長,但我們不會立即得出結論,即月球相對於地球的速度已減慢(實際上,具有諷刺意味的是,相對而言,這是相反的,只是這個特定時鐘的技術特性使得這種情況得以實現,因為我們已經通過改變其運行的物理環境來改變了其功能。例如,浸入水中的彈簧鐘也是如此。但是,如果我們不認為僅僅由於擺鐘的滴答聲變慢,或者由於泉水鐘的滴答聲變慢,水就使時間變慢,那麼為什麼我們不認為月球引力相對於地球變慢呢?僅僅因為光子時鐘的滴答聲變慢而使時間流變慢?

這可能值得一讀:[我可以在一個線程中問幾個相關問題嗎?](https://physics.meta.stackexchange.com/q/13/9887)
@AlfredCentauri這是一個以不同方式重述的單個問題,以幫助更深入地解釋它。我在這裡看不到任何問題,並且在沒有它們相互重複的情況下,我可以將這個問題分解為不同的線程。如果您需要直接和簡短的句子,則可以將問題作為標題之一。
此開放獲取文章可能會有所幫助:http://aflb.ensmp.fr/AFLB-411/aflb411m855.htm
這回答了你的問題了嗎?[我們怎麼知道時間膨脹適用於光以外的物體?](https://physics.stackexchange.com/questions/155148/how-do-we-know-that-time-dilation-applies-to-objects-非光)
您的問題揭示了一個重要的問題:“時間本身”是什麼意思?定義“時間”的一種方法是“您從鐘錶上讀取的內容”。
八 答案:
robphy
2020-08-03 17:52:18 UTC
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調用相對論。
慣性觀測器既帶有光鐘又帶有機械手錶, 當所有人都靜止時,它們會達成共識。 如果他們不同意慣性觀測器在攜帶這些時鐘時以[非零恆定速度]移動, 那麼觀察者就可以分辨出靜止和非零恆定速度行駛。

更新:
問:什麼使光子時鐘在所有其他時鐘中與眾不同?
答:簡單。
與其他時鐘相比,它更易於製定,分析和解釋。
如果相對論成立,則必須證明人們最終可以分析任何時鐘,並獲得與光時鐘相同的結果-可能需要對設備,周圍環境和周圍環境進行更多分析和解釋。互動]。

好吧,我想我以某種方式得到了它。由於相對論的想法(自伽利略以來)是無法知道您的絕對速度,因為沒有絕對空間可以引用該速度,因此任何實驗都可以讓您知道您是否以絕對速度以一定速度運動不可能發生。因此,如果您有許多不同的時鐘(包括光子時鐘),並且發現它們之間存在差異,則可能會認為您有理由相信自己在移動,這在總之看來是不可能的,因此所有時鐘的行為都必須與光子時鐘。這是正確的嗎?
基本上是正確的。相對論原理的一個重要特徵是,被比較的運動是慣性的(即非加速的)。人們無法將靜止慣性與非零速度慣性區分開。
您的答案令人信服。假設我有一個光時鐘和一個機械時鐘,在我自己的參考系中兩者的速率相同。從移動的觀察者的角度來看,您如何證明膨脹的時間率保持相同(即用相同的因子膨脹)?如果移動的觀察者俱有與我持有的相似的光子和機械時鐘,那麼從我的角度來看,它們也會擴張。這無法將其餘部分與行駛架區分開。
@MohammadJavanshiry當他的每個時鐘都滴答一秒時,他會在圖表上做一個記號。該記錄是不變的,所有其他外部觀察者,無論他們的運動狀態如何,都將同意他說自己所有的時鐘都滴答作響。因此,外部觀察者為其鐘錶分配的任何時差係數也必須分配給其手錶。
@robphy他們會嗎?我正在考慮梯形圖悖論,在這種情況下,一個參考系中的同時發生的事件在另一參考系中變得不同時發生。當每個人都在同一個參考系中時,他們都可以同意光鐘和手錶在同一時刻滴答作響。但是,如果人們開始以相對論的速度運動,他們可能不再同意時鐘在同一時間滴答作響。我認為可能需要同時放置時鐘。
@NuclearWang在我的回答中使用動詞“ carry”時,意味著它們都像手錶一樣都在他的人身上(都“共處一地”)……所有這些時鍾世界都與他自己的世界相吻合。我總是嘗試從“適當的時間”(如Minkowski的建議,在財產,所有權的意義上)或“私人的時間”(由Bondi的建議)方面進行思考。(在空間上一定分開的時鐘會在各種情況下引入並發症。如果我能避免它們,我將會……就像我在回答中所做的那樣。)
@NuclearWang搶劫案並沒有說所有觀察家都會同意他的時鐘滴答相同。他說,所有觀察家都會同意,“他說”,他的所有時鐘都滴答作響。
Noumeno
2020-08-03 18:00:41 UTC
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根據我對主題的當前理解,光鐘不是時間擴張的證明,而是指向它的線索。您絕對正確地說光時鐘不是證明。實際上,根本沒有任何證明洛倫茲變換。沒有證明Lorentz變換,假定。這種轉換是我們在沒有重力和加速度的情況下對時間和空間工作方式的最佳猜測。當然,我們可以看到我們的心理或身體實驗都與實驗相吻合,但這並不是證據,充其量是通過歸納推理。

這種心理實驗,例如光鐘,可以幫助我們猜測轉換的正確形式,但是沒有辦法證明它們。這是物理學中經常出現的主題。

儘管愛因斯坦最初可能會假設它們,但有可能證明在某些關鍵假設下(例如,光在每個參考幀中的速度為$ c $),洛侖茲變換是唯一的線性變換。無法證明事物在物理學的許多部分都屢見不鮮,但在這種情況下並非如此。因此,請修正您的錯誤答案,聲稱根本沒有任何證據。
但是您確實必須假設變換是線性的,才能從相對論中證明它們
我沒有說線性。我強調了獨特性是您可以證明的。
Alfred Centauri
2020-08-04 02:02:42 UTC
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為什麼光子時鐘等於所有時鐘?

規定,在某些慣性參考系中,有一個光子鐘和一個機械鐘,它們位於同一位置,並且在該框架中處於靜止狀態。

進一步規定,在此幀中,時鐘以相同的速率運行,即兩個時鐘同時“滴答”

現在,由於兩個時鐘位於同一位置,所以所有與它們相對運動的慣性觀測器都同意滴答是同時發生的。相對運動的慣性觀測器所觀察到的任何時間擴張都會對兩個時鐘產生相同的影響。

DenDenDo
2020-08-04 03:34:28 UTC
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機械鐘由嵌齒輪和彈簧製成,它們沿複雜的路徑將力傳遞至鐘針。但是,如果您真的很仔細地看,所有的嵌齒輪和彈簧都是由質子和電子製成的,它們由電磁力保持在一起,並且它們通過交換光子相互推動,就像在簡化的光子時鐘模型中一樣

那真的不是光子鐘
WillO
2020-08-03 17:52:04 UTC
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在我的回答此處中,您可以將水平光子時鐘替換為原子鐘,擺鐘或您選擇的時鐘。

Not_Einstein
2020-08-04 03:47:49 UTC
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“移動”光子時鐘在參考幀中,該參考幀具有(原則上)一組同步時鐘,這些同步時鐘沿相對運動軸分佈到“固定”幀。因此,關於光子時鐘的任何推論都必須應用於該幀中的其他時鐘,因為它們是同步的。其他觀察者正在測量自己的時鐘的事實不會影響他的時鐘,也不會影響它相對於所有其他時鐘的同步。

Árpád Szendrei
2020-08-07 21:25:12 UTC
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您正在問“為什麼光子時鐘的滴答速度放緩是對所有時鐘和時間本身的本質的探究,而不僅僅是對這個特定時鐘的本質的探究(更多的是,如果我們認為解釋依靠此時鐘的特定機制來工作)?”

現在是因為光子時鐘是基本時鐘,它就像時鐘的“基本粒子”。在這裡,我將使用光子時鐘的理論解釋,其中鏡之間始終存在真空,也就是說,光子總是在真空中反彈。

這是因為僅光子時鐘(不考慮鏡子的質量)使用了我們生活的宇宙的一個基本基本元素,即光(EM波)和光速。是的,所有其他時鐘的解釋都比較複雜,是的,甚至原子時鐘也是如此。

在真空中局部測量時,光速始終為c。此外,所有慣性觀測器都會同意這一速度,而與它們的相對運動無關。

您是說,對於其他時鐘,“為什麼這不是特定時鐘機制的某些影響?”並且“正是因為我們已經通過更改其運行的物理環境來更改其功能,所以該特定時鐘的技術特徵才得以實現。”現在,這是您提出問題的關鍵所在。

您無法更改光子時鐘的功能,因為它的簡單性,基本性,基本性以及僅使用一種成分,即單個光子在兩個反射鏡之間彈跳的速度(在這裡我們忽略了光子的質量)鏡子)。

謝謝您的解釋,但我認為這是錯誤的。例如,如果我們在地球大氣層(空氣的折射率會減慢光子的速度)內部使用光子鐘,則該光子鐘會以非根本性的方式改變其功能,這與空間真空中發生的情況形成了鮮明的對比。我認為正確的答案可能是搶劫案給出的答案,即使沒有過多解釋。
@Swike是正確的,這就是為什麼我說這是關於光的真空速度的原因,但是我會進行編輯。光子時鐘(按照我的想法)一直是理論時鐘,在鏡子之間保持真空。但是我會編輯。
Charles Francis
2020-08-08 21:21:21 UTC
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您的開始位置不正確。相對論取決於一個公理。

  • 相對論的一般原理:本地物理定律是相同的,而與特定觀察者用來量化它們的參考物質無關。

所有的時鐘都立即測量完全相同的時間單位(達到時鐘機制的準確性)。它們每秒精確運行一秒鐘。時間膨脹不會影響時鐘測量時間的速率。這是一種明顯效果,這是由於觀察者查看移動時鐘的方式所致。您可以將其與桿的觀察到的長度進行比較,桿的長度與觀察者的視線成一定角度。觀察者看不到真實長度。

不幸的是,在相對論早期,愛因斯坦認為觀察到的特性(長度和時間)應被視為物理特性。後來,他改變了這一點,並介紹了一般原理,該原理明確了對象的物理屬性是由與對像一起移動的觀察者測量的。更不幸的是,在100年後的今天,低年級和流行帳戶並沒有趕上。



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