2021年秋季学期，我校跨学院教师团队以“科学知识、科学思维、科学方法、科学精神”为主线，通过10 部世界经典阅读，导引新生了解自然科学起源发展及方法、自然科学思维方式，培养理性判断及批判性思维的能力，开设自然科学经典导引课程。本学期针对导引小班研讨课堂进行深入呈现，向大家展示有亮点、有思考、有创新的学习成果，创设导引课程学习成果样板间。
下面让我们走进自然科学经典导引课堂，看看同学们如何论述爱因斯坦相对论中“时间相对性与时间旅行的可行性”话题，启程时光之旅吧！
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话题引入
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“Time is relative. It can be stretch and it can be squeeze, but it can’t run backwards.（时间是相对的，既可以拉长也可以压缩，但就是不能回转）”
——《星际穿越》
小组观点：
“时间是相对的”：这意味着不同的观察者可能感受到不同的时间流逝，正如爱因斯坦的相对论所揭示的那样。
“它可以被拉长，也可以被压缩”：这是指时间膨胀的现象。由于引力或速度的影响，时间可以流逝得更慢或更快。例如，靠近强引力源（如黑洞）或以接近光速运动时，时间的流逝速度会与地球上的人不同。
“但它不能倒流”：尽管时间可以被“拉长”或“压缩”，但它始终是朝着未来前进的。相对论并没有允许时间向过去倒流的机制，时间不可逆仍然是物理世界的基本定律。
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爱因斯坦的相对论
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概览
Theory of relativity
狭义相对论
阐述了时间和空间的相对性，提出光速不变原理，导致时间膨胀现象。
广义相对论
引入引力对时空的影响，描述了重力如何影响时间流逝速度。
双生子佯谬
展示高速运动或强引力场下，时间流逝的不同，验证相对论预测。
现实应用
展示高速运动或强引力场下，时间流逝的不同，验证相对论预测。
狭义相对论
Theory of relativity
时间膨胀原理
当物体接近光速移动时，时间会变慢，这是狭义相对论的核心预测之一。
时间膨胀是狭义相对论的现象，指当物体接近光速运动时，相对于静止观察者，时间会变慢。这是因为光速在所有惯性参考系中恒定。通过洛伦兹因子可以描述这一效应，物体速度越接近光速，时间膨胀越明显。
广义相对论
Theory of relativity
1.引力与时间
在强引力场中，时间流逝速度会减慢，这是广义相对论的核心预测之一。
2.时空曲率
质量导致时空弯曲，影响周围物体的运动轨迹，同时也影响时间的流逝速率。
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时间膨胀实例分析
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GPS卫星案例
Theory of relativity
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科幻视角下的时间旅行
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《星际穿越》
通过虫洞、时间膨胀和五维空间等概念，结合相对论，探索了跨越宇宙与时空旅行的可能性。
《回到未来》
通过时间机器“德罗宁”实现时间旅行，展示了在不同时间点之间穿梭的可能性，并探索了时间旅行带来的因果悖论，如“改变过去会影响未来”的核心主题。
《源代码》
讲述了通过一种先进科技，主角能够进入过去某人8分钟的记忆片段，体验并尝试改变事件发生的过程。影片探讨了平行宇宙的概念，暗示每次进入“源代码”可能是在创造一个新的平行现实，而非改变原本的时间线。
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时间旅行的理论与现实
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理论可能性探讨
Theory of relativity
虫洞理论
虫洞连接宇宙中两点，理论上允许瞬间穿越，但稳定虫洞存在性未证实。
封闭类时曲线
广义相对论允许时间回溯，但自然条件下形成封闭类时曲线极为困难。
因果悖论
时间旅行引发的因果悖论挑战逻辑，如祖父悖论，至今无解。
量子力学视角
量子纠缠可能提供时间旅行新思路，但技术实现遥不可及。
现实挑战
Theory of relativity
未来展望
Theory of relativity
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小组心得体会
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教师指导
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这个小组对爱因斯坦相对论的解读显示了他们对“时间相对性”概念的清晰理解。首先，他们提到“时间是相对的”，这准确地反映了不同参考系下时间流逝的差异，这是相对论的核心理念之一。无论是在高速运动的情况下，还是在强引力场中，时间的流逝速率都会随之改变，这揭示了时间和空间之间的深层联系。
他们进一步说明了时间的“拉长”与“压缩”现象，即所谓的“时间膨胀”。这不仅是理论上的预测，实际上也得到了实验支持，例如高速粒子实验和卫星系统的时间校准都证明了这种现象的真实存在。可以说，这一观点不仅具有科学依据，而且突出了相对论对时间的革命性理解。
关于“时间不能倒流”的观点，这组同学认识到，虽然时间可以在不同条件下流逝得快或慢，但在目前的物理理论框架下，时间总是向前的。相对论并不允许“回到过去”的可能性，时间不可逆性依然是我们理解物理世界的基础。
总体来看，这组的讨论展示了他们对时间相对性复杂性的把握，同时也避免了常见的误区，准确地传达了现代物理学对时间的理解，体现了他们严谨的科学思维。
初审 | 郭建文 吴秋诗
复审 | 许燕转
终审 | 王红成
