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【科普】相对论如何校准时钟

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  • zhukekezhu66
  • 富有名气
    8
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许多人误认为相对论校准时钟只能用光信号,这完全是误解。原则上,相对论可以使用任何信号校准时钟,而不仅仅是光(电)信号。本文将演示如何用五四手枪的子弹来校准时钟的过程。
设北京与上海有两只未校准的钟,现在要把上海的钟校准,与北京钟一致。怎么做呢?
我们让一个北京人,在上午8点整(北京钟时间)用五四手枪向上海方向开一枪(图1),假设子弹没有遇到空气阻力等各种干扰,能直接到达上海。
到达上海的时间是下午5点整(上海钟时间)(图2)。到达上海时,一个上海人立刻用五四手枪向北京方向回开一枪,当然,这里必须假设北京与上海的2支五四手枪是一模一样的,不会产生任何误差。
当北京人接到上海回开的这一枪的子弹时,北京钟的时钟指向中午12点整(图3)。
于是,北京人写信(图4)告诉上海人两个时间:开枪的时间上午8点和接到回枪子弹的时间中午12点。
而上海人接信后(图5)根据自己接到子弹的时间(下午5点),就知道自己的钟比北京钟快了7个小时(正常校准的钟应该在上午10点接到子弹)。于是,他将自己钟往后拔7个钟点,就与北京钟校准了。

由此可见,虽然理论上我们可以用子弹来代替光信号,校准时钟(在这种校准方式下,光的单向速度是可测的)。然而实际上,子弹有重量,易受地球引力,风速等影响,同时也不可能制造出2把一模一样没有任何误差的手枪和子弹,因此迄今为止,仍没有一种信号比光信号更能够精准地进行时钟校准工作了。也许将来人们能找到一种更好的方法(比如用引力波或别的什么波或粒子)来校准时钟。
注意:这种校钟方法正是爱氏文章中下面的时钟校准公式的来历:

这里tA是北京钟子弹出发时的读数,tB是上海钟接到子弹时的读数,t'A是北京钟接到返回子弹时的读数。只有这3个读数满足上面这个公式时,才认为北京钟与上海钟是校准的(或称同步的),否则应进行相应的调整(对其中一只钟往前或往后拔指针)。


  • 死狐狸
  • 远近闻名
    10
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子弹没有空气阻力干扰,难道也不受引力场影响?你这子弹质量和性能莫不成都是0吧?


2025-10-18 18:08:05
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不感兴趣
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  • 金浦黄东成
  • 颇具盛名
    7
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你好像忘记了地球是运动的,你好像还忘记速度叠加原理。或许你并不知道子弹的运动速度是相对的!!!


  • Excalibur!
  • 声名远扬
    12
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相对静止还需要校?


  • ccg2017
  • 默默无闻
    1
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那你如何证明子弹从北京到上海的时间等于上海到北京的时间呢?
如果用动能定理,那么就要用到牛顿定律,但是爱因斯坦正是要反对牛顿定律,所以是不能用动能定理的


  • ccg2017
  • 默默无闻
    1
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还有一种想法,认为时空对于物理定律是对称的,那就得先证明某种含有速度距离和时间的物理定律存在且正确,那你又得证明动能定理成立。
难道不会存在一种正确的物理规律与速度距离时间无关吗?
这在逻辑上是不能排除这种可能性的,是有逻辑漏洞的。
我认为光速不变是个很重要的东西,如果可以舍弃的话,爱因斯坦也不会写在相对论里


  • 只为真相
  • 闻名一方
    11
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如果是纯惯性系的话,如果子弹的射出速度都是百分百一样的话。那么,枪比光在同步时间上更精确,因为方向相反的两束光的速度并不完全相同,而方向相反的两个子弹的速度确是完全相同的。


  • 问啥哪1
  • 默默无闻
    1
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下午5点开的枪,怎么中午12点就已经到北京了?


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