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。

问题的来处1905年 · 相对论因果结构

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

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。

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。 地球静止,目的地x=D+ut,回复等待按地球系计。 目的地迎面运动时,8年还是通用下限吗?

现在,换你来试先预测并发送,等回信核验;保持D=4和等待0,只改u=0.2c再发送比较。

故事出处与延伸阅读

光锥通信

C03 / 时空与通信
今天的问题

目的地也在远离时,八年还够吗?

独立探索要做什么?

先预测并发送,等回信核验;保持D=4和等待0,只改u=0.2c再发送比较。

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
竖轴:地球系时间 · 横轴:距离 · 光速=1光年/年收到回复对方收到时刻4 年0中线 · 各量独立标定地球收到回复时刻8 年0中线 · 各量独立标定回复发出距离4 光年0中线 · 各量独立标定地球收发站

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。 图中量尺以0为中线,各量按默认值独立作非线性标定,长度不能跨量比较;精确数值与单位见读数。

青线:光信号金线:目的地纵轴:地球系时间
看这里 · 地球收到回复时刻8 年

当前 0 年;回信预计在地球系 8 年抵达,还没结束。

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。

0 年默认暂停 · 隐藏页面自动暂停
发送后地球时间
0 年
对方收到时刻
4 年
对方发回时刻
4 年
地球收到回复时刻
8 年
回复发出距离
4 光年

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。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

启用交互后显示带单位曲线。

换个条件,再想一步

目的地迎面运动时,8年还是通用下限吗?

先预测,再观察。反例不会替你完成独立任务。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。保存模型条件与单位;恢复后重算,不恢复任务完成资格。

先留一组,再改变一个条件。

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。

回到装置再试 ↑

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。