词条 | 佯谬 |
释义 | 佯谬(yáng miù)佯谬就是指看上去是一个错误,但实际上是正确的。 简介词条:佯谬 读音:yáng miù 英文名:paradox 英音:['pærədɔks] 美音:['pærə,dɑks] 双生子佯谬主要内容佯谬(yáng miù)佯谬就是指看上去是一个错误,但实际上不是。双生子佯谬是狭义相对论中的一个最著名的佯谬。因为按照狭义相对论,在运动的物体中的时间会变慢,当运动达到光速时,时间就停止了。双生子佯谬是这样的:假设有一对孪生兄弟,其中一个以接近光速运动一段时间后返回,他将会比他那个没有运动的兄弟看起来年轻一些。但实际上,从完全相对的角度上说,这个人在运动的时候,他的兄弟也相对他做同样的运动,那么究竟是哪一个更老些?或是一样老呢? 在相对论中每位观察者都具有自身的时间测度.这都会导致所谓的双生子佯谬. 举例我来给大家打个比方,比如你和你的双胞胎兄弟是同时出生的,假设你现在出发进行空间航行,飞船的速度接近光速(c),而你的兄弟留在地球上,因为速度接近光速,所以在地球上的兄弟看来,你的时间流逝的比较慢,这样在你返回的时候将会发现他比你衰老.虽然这似乎和常识相抵触,但一系列实验已经证明在这个场景中旅行的你确实比你的兄弟更年轻些。 这个结果似乎与狭义相对论矛盾:双生兄弟中的每一个人都认为对方相对于自己运动,因此由于时间膨胀的作用,每一个人都认为对方应该比自己年轻。狭义相对论指出所有观测者都有同等意义,没有任何一个参考系(frame of reference)是会获得优待的。因此旅行者会预期回到地球后会看见比他更年轻的双生兄弟,但这就与他兄弟的想法恰好相反。 但实际上旅行者的期望是错误的:狭义相对论并没有说所有观测者都有同等意义,而是只有在惯性系中的观测者(即没有进行加速运动的观测者)才有同等的意义。但宇宙飞船在旅途中亳无疑问是至少加速过一次的,所以旅行者并不是惯性系。反之,留在地球上的兄弟在整个航程中都是在惯性系之中(如果忽略源自地球质量及移动所带来的相对较小的加速度),所以他能够把他跟他兄弟分辨开来。 有些人在解决这吊诡时会认为狭义相对论并不能够用于加速中的物体,而只可使用广义相对论,这是不正确的。举个例说,该对双生兄弟的年龄是可以借着求时空间隔(spacetime interval)在他们任何一个惯性系中所行走的时空路径(这些路径被称为世界线(worldlines))上的积分来准确地计算出来的。近似的方法可以用来计算一加速中的宇宙飞船的相对性行为(参看相对性火箭)。狭义相对论唯一不适用的情况是当重力的影响是不能被忽略的时候,这时就真的需要用到广义相对论。 这个结果是由狭义相对论所推测出的(移动时钟的时间膨胀现象),而且能够透过实验来验证:科学家能够在地面上探测到大气层上层产生的μ介子。如果没有时间膨胀,那些μ介子在未到达地面之前就已经衰变了。 杀父佯谬(也叫祖母悖论) 回到过去1949年,著名哲学家K·哥德尔根据爱因斯坦广义相对论论述返回到历史中去旅行是容许的。但他同时指出,这中间也存在一些荒谬,比如:如果某个人回到他出生之前的年代,杀了他的祖父,然后再回到他原来的年代,这可能吗?由于在他出生之前他的祖父已经死了,他怎么又会存在呢?所以,由于这个佯谬的存在,科学家提出一种“平行时空”的观点,且这个观点被科学界所基本认同,即:时空不是唯一存在的,而是有无数个时空平行的存在,它们彼此之间一般情况是无法产生联系的。每个时空都依照它本身的规律和顺序演变。 平行时空如果每个时空都平行存在,那么在这个时空存在的人未必在另外的时空也存在。也就说你在另外的时空压根就找不到你的祖父,更谈不上杀掉他了,既然什么事情都差别很大,发展、演变的也不一样,一般也无法产生联系,也影响不到我们自己的时空,那么压根就不能算作回到过去。最多就算是到了别的星球或者说是别的国家去了一趟而已,怎么叫做返回历史。 还有许多其它的佯谬,如薛定谔猫佯谬等 在双生子悖论中,将兄弟两人放于同样的两艘飞船上在太空相对以近光速匀速飞行,则两飞船的运动完全是相对的,那么该如何理解“动钟变慢”? “但一系列实验已经证明在这个场景中旅行的你确实比你的兄弟更年轻些.”这种论述方法,不如一个环球铯钟的实验更有说服力,因为论述是虚指,同样反对的人可以虚指:“有无数的实验已经推翻相对论”。这种论述没有可证伪的科学特征。 双生子佯谬可以这样解释:根据爱因斯坦的意思,不同惯性系中,绝对同时无意义。就象相隔300万公里,我看到你的钟比我的慢10秒,你看到我的钟比你的慢10秒,如果你不相信光的传播需要时间,你就会认为这个非常矛盾。同理,在不同的惯性系中,哥认为弟比自己年轻,弟认为哥比自己年轻,这也是的确存在却又不容易理解的,只有兄弟俩走到一起才能比较到底谁更年轻。互相高速远离的兄弟俩都认为对方比自己年轻是成立的,那么,如果坐飞船的那位返回来,走到一起又会怎样呢? 具体分析是这样:飞船往返,速度的方向改变了,坐标系也变了,不是同一个惯性系,所以对飞船上那位来说,有个时空变换的问题。如果飞船上那位飞出去的时候把自己的飞船当惯性系,那么,对他来说,几年以后,自己比地球上的兄弟大,但地球已经以近光速飞出几年了,要想重逢,自己就必须以更接近光速的速度去追那个仍以近光速远去的地球,在这个过程中,自己比地球上的兄弟老得更慢,虽然在刚开始追时自己比兄弟大,但要追上那位兄弟,需要漫长的年月,在这期间,因为自己的时间慢太多了,以至于虽然兄弟的时间也慢,但到追上时,兄弟还是比自己老了。如果飞船上这位在返回时仍以自己的飞船当惯性系,又会怎样呢?这就会导致他从一个惯性系进入另一个惯性系,不同惯性系中绝对同时无意义,也就是说,他在原来那个惯性系所认为的时间和空间现在都已经变了。假如他进入返回地球的惯性系时对以前的事暂时失忆了,现在只能看到地球在向自己高速飞来,地球上有个跟自己长得很象的看上去比自己还年轻的人,那么如果此时他来研究地球及地球上这个人和他的孪生兄弟,就会发现:很早很早以前在地球上有一对孪生兄弟,因为地球在高速飞行,所以他们长得很慢;在这对孪生兄弟还年轻的时候,有一天,其中一个兄弟乘坐一艘飞船以比地球还快的速度向自己飞来;经过漫长的岁月,地球上那个已经老了,不过因为光的传播需要时间,现在能看到的地球上的那位其实看到的是很久很久以前的影像,现在他实际上已经是一位老大爷;地球要不了多久就会到自己面前了;而乘飞船的这位,刚刚到自己身边停下来,因为飞船比地球更快,所以他长得更慢,现在年龄恰好跟自己一样大——这时突然发现到自己身边的这位原来就是自己。 关于杀父佯谬可以这样解释:根据爱因斯坦的狭义相对论的意思,只有处于不同惯性系中不同位置,才不存在绝对同时,同一惯性系中的不同位置,或者不同惯性系中的同一位置,都有绝对同时。在不同惯性系中观测到的人或物,时间是不一样的,在惯性系中观测,仅仅是运动的物体时间变慢,但换个惯性系中观测同一物体,其时间是不一样的,即在你变速的过程中,可能观测到物体的时钟异常变快或者时间倒流,也就是说,你在太空作变速运动的时候,你可能观测到地球上的亲友的时光倒流,但在你出生之后,你的祖母生下你的父亲就是永远的过去,能倒流的时光只是之后的时间,如果你回到了你祖母身边,则时间都已同步,你的祖母早就生下了你父亲,你的母亲也早就生下了你,无论是谁出去旅游,其结果都只是经过的时间有快有慢,而永远无法回到过去。就象搜狐社区朝高的“双生子悖论——助你理解相对论(三)中的小双,在他从远离地球的太空列车上减速下来的过程中,他所得到的是地球上的大双从远离的比自己小三岁变成了比自己大12岁,时间飞逝15年,当他再加速上了返回的太空列车后,大双的时间又飞逝15年;此时如果小双从返回的太空列车上下来,则相反的过程要出现了——即大双的时光要倒流15年,如果他再上远离地球的太空列车,大双的时光又要倒流15年;但只要小双回到地球跟大双见面,则以往发生的一切都已经是过去,除了谁老一点谁年轻一点之外,谁的时间都不可能倒流到过去。 注意科学是智慧生物对事物变化规律的总结。我们不能用讲故事的方法论述科学,科学的结论,要用科学的方法。 |
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