初中直观 · 高中拓展 · 光速与因果
问四光年外一句话,要等多久?
地球静止,目的地x=D+ut,回复等待按地球系计。发送一个光信号,等对方的回信回来。
光锥通信:问题从哪里来?
光速有限把遥远距离变为等待时间。小说可以据此讨论文明决策,但通信延迟本身并不推出某一种文明策略必然成立。
读一段背景,带着问题动手
从观察到解释
把证据带回纸上
展开关系与推导
出发光线x=t,与目的地交于t₁=D/(1−u)。即刻回信再走同样距离,t₂=2t₁;有等待时目的地还会移动。
固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。
先预测,再用证据解释
把这次发现,留给下次的自己
目的地也在远离时,八年还够吗?
换个条件,再试一次
目的地迎面运动时,8年还是通用下限吗?
看哪里?
旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。
仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。
尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。
先修与两种探索深度
先认识光速与因果涉及的量与单位:初始距离(光年)、目的地速度(c)、对方等待(地球系)(年)、发送后时间(年)。初中直观 · 高中拓展为内容层次提示,未核对具体教材。
先看现象:发送一个光信号,等对方的回信回来。
再做定量:保持其他条件,比较目的地速度与地球收到回复时刻(年),再对照下方关系。
模型、来源与核验边界
出发光线x=t,与目的地交于t₁=D/(1−u)。即刻回信再走同样距离,t₂=2t₁;有等待时目的地还会移动。
对照核验提示:静止目的地:4光年,等回信8年;远离的目的地:速度0.2c,等回信10年。按这些题设自己操作并比较地球收到回复时刻,不把参考情景当个人完成。
适用范围:地球系中匀速目的地x=D+ut,|u|<1;等待时间也是地球系时间。忽略加速/宇宙膨胀。纠缠不能传递可控超光速消息;“黑暗森林”是小说命题,不是物理定律。 时空图自适应取景;几何相似不代表实际光年和等待年数相同。
Einstein 1905 · Special relativity(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗
本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。