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2002 年 8 月 19 日

什麼是相對論? (49) 太空旅行的年齡問題
提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )

說明: 愛因斯坦以前, 一般人總認為時間是 「絕對」的, 宇宙間任何的場合, 不管在飛機上、在家中、 在天狼星上, 時光都以同樣的速度流逝, 而其流逝的快慢可以數量來表示, 凡是周期變化的現象, 都可以作為測量的單位。 20 世紀初,愛因斯坦開始介紹「相對時間」, 就是在不同的情況下時間快慢不同, 在客觀的周期測量上, 快慢也有不同。 以致於現今常以所在環境裡的原子和分子振盪的之「周期 」(頻率 ) 來作為測量時間的標準。
        如果我們用愛因斯坦的相對論觀點來看「時間」, 那是很有趣且奇妙的事了。 時間和空間彼此間有著非常密切的關係,愛因斯坦將時間視同於三維度空間外的另一維度的「空間」。 依據狹義相對論,時間、空間和物體 質量是隨著物體運行的速度而變的。 從一個相對靜止的座標去觀察一個運動中的物體, 那動的物體質量會相對地增加、 與運行同向的尺度會相對地縮短時間也相對地慢了下來
        舉例來說,假設你搭乘速度可達 0.9999999975 倍光速的太空船, 前往距離地球約 9 光年的天狼星。 你或許擔心著如此遙遠旅程中的糧食問題,其實你只須帶一頓午餐就夠了。 因為在那種高速飛行情況下,不單是鐘錶會慢下來, 你的心跳、呼吸、以及消化等生理系統也會照著同樣的比例慢下來。 如果你清早用過早餐後出發,到了天狼星正是吃午餐的時刻, 進過午餐回到地球,正趕得上吃晚餐。 根據你的時間,你往返兩地只用去了半天,可是地球上的人卻已經個個老了 18 歲。

明日主題 : 什麼是相對論? 飛機上的時間問題
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作者與主編 : 陳輝樺 、 王夕堯
諮詢服務: 陳輝樺 (NMNS 國立自然科學博物館)
王夕堯 (NTPU 國立台北大學)
蘇明俊 (NKNU 國立高雄師範大學科教所)

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