简化的代价
作者用欧式空间来表现闵氏空间的效应,造成与实际情况相反的现象,作者自己在书中已经多次强调。但在第 82 页讨论双生子佯谬时,这种简化带来一个更严重的后果,作者却避而不谈,可能是觉得很难说清楚吧。但是这个问题终究不是“反过来想”就能解决的,因此在这里略加讨论。
直接上第 83 页的示意图:
按作者的说法,在火箭转向时,火箭视角的地球经历了一次“时光倒流”,然后又重新经历一遍曾经发生过的事情。
实际上,如果按闵氏空间的时空图来分析,就完全不会出现这种问题。因为在地球基准下,火箭的时间和空间坐标对称分布在光的世界线两侧,它们不是垂直的!
借用下面两图[1]来说明:图 6-5 中,x-t 是地球坐标,x'-t' 是离开地球的火箭坐标,虚线是光的世界线。因此与 t' 同时的事件应该平行于 x',而不是垂直于 t‘。图 6-6 中,x'-t' 是地球坐标,x-t 是返回地球的火箭坐标,虚线是光的世界线。因此与 t 同时的事件应该平行于 x,而不是垂直于 t。
下面的动图[2]清楚地演示了整个过程。红色线段就是相应时刻火箭的等时线,火箭转向时,地球经历的是时间加速,而非回溯,这样就没有时间倒流的问题了。
参考:
[1] 梁灿彬、周彬《微分几何入门与广义相对论》上册第 140 页。
[2] http://tieba.baidu.com/p/3451913695?share=9105&fr=share&see_lz=0
有关键情节透露