一：物体A在真空中不受任何力地匀速前进,它是否置身于引力场当中,它的时间进程是否会比静止时慢?

题目

一：物体A在真空中不受任何力地匀速前进,它是否置身于引力场当中,它的时间进程是否会比静止时慢?
二：在只有重力的作用下自由落体,时间进程会否变慢?
三：真空中有两个飞船,周围没有参照物,飞船上的人都看到对方向自己靠近,有无办法知道谁的时间进程变慢,或者是大家都没有变慢,又或者是大家都看到对方的变慢?
四：物体甲在真空中只受到大小相等,方向相反的引力,根据广义相对论,它的时间进程是否比不受任何力的物体慢?
五：假设地球没有公转和自转,物体甲在1000米的高空中自由落体,物体乙在1000米的高空中以每秒1m/s的速度匀速竖直下落,当两个物体都已经静止在地球上时,谁之前的时间进程变慢,还是两个物体之前的时间进程都变慢?
六：可否这样理解：想知道一个物体的时间进程有否变慢,看它的合外力是否不与引力相等就行?
七：假设有甲和乙,甲以一定速度匀速向乙前进,两个人身上均有一个指着零时刻的钟,而且在受到红外线后才开始工作.现在在甲和乙之间（不是中间）有一红外线发射器,根据甲的速度和发射器与甲和乙的距离计算好时机后发射红外线,使甲乙身上的钟收到红外线并开始工作时甲乙离发射器的距离相等（这样的目的是使两个钟同时开始工作）.当甲路过乙身边时,乙校对时间（甲没有停止运动）.我的理解是：如果根据狭义相对论,乙会观察到甲上的钟走过的时间比乙的少；而根据广义相对论,由于甲乙都没有引力场的作用,乙会看到甲的钟和乙的钟走过的时间是一样的.请问我是哪个理解错误?错在哪里?

答案

1首先,你是在狭义相对论下问这个问题还是在广义相对论下文这个问题.因为“不受任何力”这个概念在两个体系下是不同的.在狭义相对论中,引力被视为一种力,那么既然已经说不受力了,那么自然也不受引力作用.而广义相对论认为引力并不是真实的力,而是时空的弯曲,因此“不受力”这个概念就意味着除了引力不受任何力.比如,狭义相对论和经典力学将一个自由下落的物体称为“在引力作用下加速下落的物体”,而广义相对论将一个自由下落物体称为“惯性物体”,也就是不受任何力的物体.
其次,你问的时间进程是谁测到的时间?如果是与物体一起运动的观测者测到的时间,那么他感觉不到任何变化,因为对他而言,物体一直是静止的.如果是另一个相对于物体运动的独立旁观者,那么他会发现广为人知的尺缩钟慢现象,也就是说,当他拿一个望远镜望向与物体一起运动的时钟时,他会发现物体上的时钟比他自己所佩戴的时钟走得慢
2刚才已经说了,一个只在重力作用下自由下落的物体在相对论中称为惯性物体.这里同样要问你,是谁测到的时间,与物体间的运动关系是什么,只要与物体间存在相对的运动,那么就会看到尺缩钟慢现象,而随物体一起运动的观测者不会有任何感觉.不过由于它是一个惯性物体,引力场对它的时间没有影响.我们说引力场对物体的时间有影响,实际上说的是对静止在引力场附近的非惯性物体有影响,也就是说导致时钟变慢的实际上是用来对抗引力作用、抗拒惯性运动(自由下落)的那个加速度.所以如你所说,如果一个物体自由下落,那么它附近的时间流逝只受狭义相对论效应的影响,而不受光义相对论效应的影响
3双方都会观测到对方的钟比自己的钟慢.那么下边,就看他们是擦肩而过,还是会进行对接之类的动作.如果擦肩而过,那么双方都会一直看到对方的钟比自己慢.如果要进行对接,那么双方就要讲速度调整到一致.在这一过程中,双方的船员都会看到对方的速度相对于自己逐渐变慢,而时钟则加速运转,最终变得与自己的时钟读数一样.这是因为,在以不同速度运动时,两船的同时面是不同的.而速度调整一致后,同时面也调整同一,在这个调整的过程中,就会出现上述情形
4按照广义相对论,不存在“两个引力”,而只存在统一的引力场.一个只受引力场作用的物体就是惯性物体,它附近的时间流逝速度与平直时空中(无引力场的情况下)相同.除非有另一个力帮助他对抗引力作用,它的时间流逝速度才受影响,而且是变慢
5你提问的方式很绕人,按照我的理解,你大概想问,两块钟,一块自由下落,一块匀速下落(也许是带着降落伞),落到地面时检查两块钟的读数,哪块中的读数大.那么很明显是自由下落的一块,因为它是惯性的.而匀速下落的一块因为受到一个对抗引力的加速度的影响,它的钟速变慢.顺便说一句,当自由下落的钟停在地表以后,它就受到了地面给它的支持力,从而得到了一个对抗引力的加速度,这时它的钟速就也变得和乙钟一样慢了
6不对.应该看它除了引力之外是否受其他力.除了引力外,它受的力越大,它附近的时间流逝就越慢.(这里且不考虑狭义相对论效应)
7完全错误,首先,广义相对论和狭义相对论的效应是独立的.我们姑且假设甲乙的运动都是惯性的,因此不会产生广义相对论的时间效应.但狭义相对论的时间效应依然存在.
其次,在两人相对运动的情况下,两人的同时面是不同的.这样甲乙就会分别看到,对方的表是先于自己启动的,但钟速比自己慢.直到相遇时,对方钟表的读数刚好与自己的相同.
PS:我倒是很欣赏楼主勤思好问的精神.有问题就不耻下问,这才能够精进.不过子也说过,学而不思则罔,思而不学则殆.利用经典教材进行自学也是很重要的.特别是这其中涉及到同时面、惯性运动等专业的定义,我这么一说你不一定完全明白.所以还是需要去读正规的相对论教材,另外也要有名师当面指点.要真正了解相对论,靠读那些只介绍尺缩钟慢这种片断性知识的科普读物是不行的.而且我建议选从时空几何入手来研究相对论的教材,要比洛伦兹变换容易理解得多,而且用来解题一目了然.