什么是相對(duì)論?現(xiàn)實(shí)中有哪些與相對(duì)論有關(guān)的現(xiàn)象?
阿爾伯特·愛因斯坦是20世紀(jì)最重要的科學(xué)家之一,被譽(yù)為“現(xiàn)代物理學(xué)之父”,而他最偉大的貢獻(xiàn)便是相對(duì)論。這一理論永遠(yuǎn)改變了我們對(duì)空間和時(shí)間的理解。相對(duì)論是什么?簡而言之,相對(duì)論的概念意味著物理定律在任何地方都是相同的。 廣義相對(duì)論告訴我們,引力不是一種力,而是時(shí)空的彎曲 我們?cè)诘厍蛏献裱墓夂鸵Χ桑c宇宙遙遠(yuǎn)角落里的外星人——如果存在的話——是一樣的。物理學(xué)的普遍性意味著歷史是偏狹的。不同的觀察者會(huì)看到不同的時(shí)間和事件間隔。在我們看來百萬年的時(shí)間,對(duì)于乘坐高速火箭飛行或墜入黑洞的人來說可能只是一眨眼的功夫。 一切都是相對(duì)的。 狹義相對(duì)論 愛因斯坦的理論分為狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。狹義相對(duì)論首先提出,其基礎(chǔ)是光速在任何參考系下都是恒定不變的。這看起來很簡單,但卻有著深遠(yuǎn)的影響。 愛因斯坦是在1905年得出這個(gè)結(jié)論的,當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明,當(dāng)?shù)厍蚶@著太陽旋轉(zhuǎn)時(shí),光速并沒有發(fā)生變化。這一結(jié)果令物理學(xué)家感到驚訝,因?yàn)槠渌蠖鄶?shù)物體的速度取決于觀察者移動(dòng)的方向。如果你把車開在鐵軌旁邊,迎面駛來的火車似乎比與你同向而行的火車要快得多。 愛因斯坦提出,所有觀察者所測(cè)量的光速都將是每秒30萬千米,無論觀察者移動(dòng)得有多快,方向如何。 這一論點(diǎn)促使喜劇演員斯蒂芬·賴特(Stephen Wright)問道:“如果你在一艘以光速飛行的宇宙飛船里,打開車頭燈,會(huì)發(fā)生什么?”答案是,從飛船里某個(gè)人的角度來看,車頭燈是正常開著的;但對(duì)于站在外面看著飛船飛過的人來說,車頭燈似乎并沒有打開:光出來了,但它的速度與宇宙飛船相同。 之所以會(huì)看到這樣相互矛盾的結(jié)果,原因在于對(duì)不同的觀察者來說,標(biāo)記空間和時(shí)間的標(biāo)尺和時(shí)鐘是不一樣的。如果光速像愛因斯坦說的那樣保持恒定,那么時(shí)間和空間就不可能是絕對(duì)的;它們必須是主觀的。 例如,如果一艘100米長的宇宙飛船以99.99%的光速飛行,對(duì)于靜止的觀察者來說,它的長度為1米,但對(duì)于飛船上的人來說,它的長度是正常的。 也許更奇怪的是,一個(gè)人移動(dòng)的速度越快,其時(shí)間就過得越慢。如果雙胞胎姐妹中的姐姐乘坐宇宙飛船前往遙遠(yuǎn)的星球,當(dāng)她回來時(shí),她將比留在地球上的妹妹還年輕。 |