主题：现在似乎终于懂了狭义相对论，解释一下 -- 陈经

这老爸回来的整个过程是变加速运动，刚开始是加速，后来是减加速，而后调头加速，而后减速，所以，老爸可以清楚的感觉到自己是处于非惯性系的，而儿子由于在地球上可以理解为儿子一直处于一个相对较好的惯性系里。这不需要广义相对论，在狭义相对论里就能解决了，把老爸的环境理解为一个惯性系加一个“惯性力”(会改变方向的)，一个简单的trick就是利用加速度矢量的缩并是一个不变量。

如果老爸一直在加速离开最后以接近光速运动而不再回头，那么比较两人的年纪将失去意义，因为相对的，老爸也可以认为儿子一直在以相反的加速度离开，谁都可以说谁更加“年轻”，但这不能比较的年轻没有意义。

另，如果老爸一开始就以接近光速离开而不回头，则是两个以相对匀速运动分开，两人都可以说对方更年轻，这也没有意义（两个类空间隔的事件），这也是不可local的比较的年轻。狭义相对论所确立的基本的观点就是，类时的事件或者说local的事件或者说符合定域因果律的事件才是有直接物理意义的。

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自己确实比较笨，没看懂

所以科学理论都很主观，一点都不客观.嘿嘿!

顺便提一下在中学的政治课上学到的所谓"客观"的定义:

所谓客观就是不依赖于人的感官而存在的事实。

至少我无法验证客观的存在与否了。

我以前也是不懂，看过好多解释。别人写的未必比我写的复杂，虽然我写的应该是比较简单的。看不懂，在于某一步总是受人的直觉的干扰。

如果老想，可能就顿悟了。或者对懂的人来回问，终于明白自己哪一步是糊涂的。让人从头到尾反复解释可能不好，要自己一步一步来理解，建立坚实的逻辑基础。

你可以对我的一二三四步想，到里哪不懂了？卡在哪了？实在不懂也没啥，懂了才怪。世界上绝大多数人是不懂的。

这是对的。物理学是实验的科学。目前以狭义相对论为基础的理论经受了很多实验的考验，可以说，我们现在还是可以放心的相信包括光速不变在内的狭义相对论的基本思想的。

是的。将来可能发现更为基本的，能导出狭义相对论的原理。我觉得，如果我们能发现一个基本原理，构造它的时候，不需要提任何狭义相对论的要求，只要根据深层次的实验结果就可以了。而构造完了之后，发现这个理论可以自然的导出狭义相对论，那么我们就可以说光速不变原理被“解释”了。

至于推翻，严格来说，物理学的发展，每到一个新的阶段都会“推翻”一些旧有的东西。不过这个“推翻”，一般来说指的是，发现旧有的理论的适用范围，不想想的那么广。在一些特殊的条件下，旧有的理论会不适用。而在另外一些条件下，旧有的东西还是适用的。比如量子力学和经典力学，就是这个关系。前者的建立，说明了后者在微观世界（以及少量极端的宏观体系）中是不适用的。但是后者在宏观世界的适用性并没有被动摇。

从这个角度上讲，我们完全有可能将来发现，光速不变和狭义相对论，甚至广义相对论，在一些特殊条件，比如极小的空间尺度，极短的时间尺度下，是不适用的。不过在目前实验能覆盖的时空尺度上，这种迹象似乎尚未出现。

当然，凡事都有特例。我听说（只是听说）天文观测中曾经发现有些类星体内部存在一些超光速的运动。但是这种属于“孤证”，而且人们对于远在光年量级之外的天体的研究能力，还十分薄弱。所以这一个现象目前不足以用来修改狭义相对论。

而且推导结论光速是一个不依赖特定参照系的常值，类似于圆周率一样。

在狭义相对论的层面上说，解释起来，不难。关键在于，就是下面witten1说的，爸爸出去又回来，这是变速运动（出去再回来，中间至少掉一次头，所以速度方向要变一次。何况速度大小肯定还要变），不是匀速直线运动，而儿子始终静止不动，这是匀速直线运动（速度为零）。狭义相对论的公式套进去算算，就知道两个人分手之后再碰头的时候，匀速直线运动的那个，肯定会变的比变加速运动的那个老。

但是这里头有个问题，就是说凭什么我们认为爸爸的运动是变速的，而儿子的运动就是静止的呢？站在儿子的角度看当然是这样的，但是站在爸爸的角度看，也可以认为爸爸静止不动，而儿子是出去又回来，做变速运动了啊。这样不是会得出相反的结论了吗？

在狭义相对论里面，这个问题是不做解释的。狭义相对论有一个基本的假设，就是说，一个东西运动的运动，是匀速的，还是加速的，这是个本质问题，而这个问题，狭义相对论认为，是与参考系无关的。也就是说一个东西要么做匀速运动（惯性运动），要么做加速运动，这是先验的规定好了的。也就是说，狭义相对论里面考虑这个问题，是认为儿子“真的”做匀速（静止）运动，而爸爸“真的”做加速运动。尽管在爸爸看来儿子是做加速运动，但是这只是个错觉罢了。

显然，这个说法显得很不公平，为什么我们要认为儿子“真的”做匀速运动而爸爸就不是呢？据我的理解，这个问题就超出了狭义相对论，而属于广义相对论的范畴了。简单的说，这是因为儿子始终保持和地球的相对静止，而爸爸是坐着火箭飞出去再回来的。最重要的，火箭的质量比地球小很多很多。因为这个质量的差异，所以我们认为地球和儿子是匀速运动的，而火箭和爸爸则不是。如果火箭的质量比地球大很多的话，这个结论就会倒过来了。

我的广义相对论学的不好，但是我觉得，广义相对论中似乎是应该可以证明，当我们讨论两个质量相差很大的东西的相对运动的时候，把质量超级大的那个，认为它近似的做惯性运动（也就是匀速直线运动），这是个很好的近似处理。事实上，在实际问题中我们从牛顿力学到狭义相对论都是这么处理的，比如我们研究人在地球上的运动，从来是认为地球本身是做惯性运动的。而我们在研究地球绕着太阳的运动的时候，就是认为太阳做惯性运动，而地球做加速运动（圆周运动是加速运动）。

我刚才说过，你说的爸爸和儿子的年龄问题（狭义相对论中通常叫做“双子佯谬”）也用这个原则处理。儿子和地球呆在一起，所以儿子是惯性运动，而爸爸和轻得多的火箭呆在一起，所以做加速运动。于是虽然表面上看，爸爸和儿子的运动是“平等的”，但是由于他们两个人一个和一个超级重的东西保持相对静止，另一个和一个很轻的东西保持相对静止，所以他们俩的运动性质是不平等的（一个是惯性运动一个是加速运动），这种不平等导致了最后两个人年龄的绝对差异。狭义相对论解释这个问题，是先验的承认这个运动的不平等，然后把不平等的运动如何导致不同的年龄，给你算出来。而广义相对论，会告诉你为什么地球和火箭质量的巨大差异，会导致二者运动上的不平等。

那么自然的问题，如果地球和火箭质量相同，那么二者分开再聚首，两个人的年龄谁大谁小呢？这是个有趣的问题。我猜想如果空间中没有任何其他天体的话，广义相对论的计算应该告诉你二者年龄会相同，但是很惭愧，我的广义相对论没学到可以做这个计算的程度，所以不能确认这一点。

原子说的这个太好玩了。恒星质量越大，烧完的时间越快。

黑洞质量特大，掉到里面的东西直接玩完。质子本来多少亿亿年才衰变，掉到黑洞里直接就整死。加速器里高速撞击胡乱折腾基本粒子，是为了用加速度，模拟大天体的质量效应。粒子一看，怎么这么大加速度啊，是进黑洞了吧？得，时间到了，衰变吧。

呵呵，我胡扯几句。

这个是经典图景还是相对论的图景？

爱因斯坦的论文是“运动物体的电动力学”。陆地上的人看来，船是运动物体，那上面的“时空”怪事用经典图景解释不了，怎么那秒表就慢了呢？

而陆地上的人认为，陆地本身没动，是“静止参照系的电动力学”。所以在陆地上看那束光，是经典图景。光追船，用经典图景去理解发生了啥事就行了。秒表好好的，尺子也正常。

另一方面，船上的人看陆地上的人，就也觉得怪。觉得船上的事很正常，为啥陆地上的秒表慢了呢？为啥陆地上的人和俺们对这事的看法不一样？

所以，相对论的意思是，理解一个事，先要说好是哪个参照系。如果参照系速度为0，那就是经典图景。所有陆地上的人看法是一样的，因为大家的参照系相对速度为0。

半个光速的快船，岸上的人如何得知如下两个精确的时刻

1 船尾发光时，岸上的计时器来一下

2 船头收光时，岸上的计时器又来一下

不是还得用光么。

理论上，船尾发光时，假设会产生一个绿火花，船头收光时，会有一个蓝火花。岸上的人在沿路遍布仪器，抓电火花。岸与船距离很短，假设电火花传播时间可忽略。

假设A仪器最先抓到一个绿火花，B仪器最先抓到一个蓝火花。AB仪器时间是同步的，原子钟同步非常精确。把AB仪器的距离算一下，时间差值算下，测量就完成了。

我不知道具体的测量细节，不过工程上肯定这种例子多了。

我以为爸爸做加速运动的时候，身体感觉很重，这时就冬眠一样，老得很慢。但这种理解是错的。

正确的理解是，只要爸爸的飞船在动，无论如何朝前朝后动，儿子就感觉上面的表变慢了。飞船上的表变慢，爸爸的生理变化，是跟着飞船上的表来的。爸爸不得不加速运动，只是为了转圈回来。主要时间可能还是在匀速运动，这里加速不是关键。

据冷原子说，由于儿子的参照系更可靠，所以就是儿子的感觉更准，爸爸老得慢了。说得也是，爸爸这个参照系，一会疯狂加速，一会疯狂减速，不象个靠谱的东西。