高中拓展 · 固有时
飞船回来,谁更年轻?
匀速去返,掉头耗时理想化忽略。把飞船速度提高,比较两只钟的读数。
星际钟表:问题从哪里来?
相对论将时间变成依赖运动路径的可测量量。双生子问题的关键是比较完整世界线,而不是只引用一句“运动的钟慢”。
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
dτ=dt√(1−v²/c²),沿往返世界线分段积分。0.8c时γ=5/3;掉头切换惯性系使两条世界线不对称。
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
同样单程距离,飞船和地球积累的时间为何不同?
换个条件,再试一次
低速极限中,年龄差会怎样?
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
先认识固有时涉及的量与单位:巡航速度(c)、地球系单程距离(光年)。高中拓展为内容层次提示,未核对具体教材。
先看现象:把飞船速度提高,比较两只钟的读数。
再做定量:保持其他条件,比较巡航速度与年龄差(年),再对照下方关系。
模型、来源与核验边界
dτ=dt√(1−v²/c²),沿往返世界线分段积分。0.8c时γ=5/3;掉头切换惯性系使两条世界线不对称。
对照核验提示:较慢巡航:速度0.2c;快速巡航:速度0.8c,同样距离。按这些题设自己操作并比较年龄差,不把参考情景当个人完成。
适用范围:狭义相对论惯性段固有时积分;瞬时掉头理想化用于比较路径,实际加速阶段应另积分。双方“都看到对方慢”不意味着两条世界线固有时相等。 世界线与时钟比较同一次往返;瞬时掉头是理想化。
Einstein · 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。