光速恒定對于宇宙本身有重大的意義,,讓我們從一個簡單的例子開始了解,。我們都坐過火車,它的速度能達(dá)到多少呢,?就假設(shè)是300公里每小時吧,。 但若改變觀察點就會有不同的答案。地球以大約每小時1600千米的時速繞著地軸旋轉(zhuǎn),,所以如果從太空來看,,火車的速度就快得很多,。還有,,整體而言,,地球繞著太陽旋轉(zhuǎn),時速為108000千米,。而就連太陽也并非是靜止的,,它繞著銀河系的中心旋轉(zhuǎn),而銀河系也在太空中旋轉(zhuǎn),! 那么如此看來,,火車的行進(jìn)速度究竟該有多快呢? 答案完全取決于從哪里觀察,,可能是每小時300千米,,每小時1600千米,每小時108000千米,,甚至更快,。這到底是怎么回事呢? 我們都知道,,速度多少是相對于觀察點的,。但不同于火車的速度,無論從任何觀察點,,光速始終保持恒定(簡單舉個例子,,你以每秒5米的速度奔跑,你身上發(fā)出光的速度仍舊是光速,,而不是光速+5米/秒),,因此一般的觀點就開始土崩瓦解! 為了解釋為什么會這樣,,愛因斯坦想象出一列火車,,它設(shè)計了一項思想實驗,探尋像點燃打火機這么簡單的事,,為何不同的人會看到不同的結(jié)果,。他想象有人在火車車廂中玩打火機,車廂兩頭各有一個人在看,,兩人與打火機的距離相等,。 愛因斯坦表示值得探究的問題不在這兩人看見了什么,而是何時看見,,因為他們都在同一節(jié)車廂里以相同的速度前進(jìn),,兩名觀察的人都在同一時間看見火光。 但是對于車廂外面的人呢,?他們會看見什么狀況呢,? 對于車廂外的人來說,,從他的角度來看,由于火車往前行駛,,在火車前面的人需要多一點時間才能看到光束,,而另一方面,往后移動的火光需要移動的距離較短,,因為火車后面的人朝著火光移動,。所以車廂外的人先看見火光傳送到火車后面的人,然后再傳到后面的人,。 這就意味著,,行進(jìn)列車上發(fā)生的事,若同在列車上就覺得是同時發(fā)生,,而如果站在站臺上就會覺得有時間差,! 讓我們先暫停一下,仔細(xì)想想這件事到底有何含義,。這表示我們無法確定事情是否真的同時發(fā)生,,現(xiàn)實本身取決于人的所在位置。如果把此次思想實驗提升到整個宇宙的層次,,就會變得更光怪陸離,! 如果現(xiàn)實取決于人的位置,那么宇宙的實際狀況又該如何得知,?更重要的是,,我們查出宇宙運作關(guān)鍵的幾率有多大?畢竟連兩件事是否同時發(fā)生都無法判定了,!幸運的是,,天才愛因斯坦橫空出世,在他的著名的狹義相對論中提出了解答,。 愛因斯坦提出彈性現(xiàn)實的理論,,因為時間本身就有彈性。這聽起來很怪異,,但這種彈性卻在物理學(xué)上開啟了全新的概念,。同時愛因斯坦繼續(xù)提出,就像磁性,,電力和光線一樣,,時間和空間都在他所謂的“時空”中彼此糾結(jié),而這個時空也有彈性,,時空的彎曲變形取決于物體的質(zhì)量,,比如恒星,行星以及星系,,它們都能讓時空變形,。 但真正神奇的是這類變形也可解釋牛頓多年前所發(fā)現(xiàn)的神秘作用力,,萬有引力就是時空扭曲的結(jié)果! 時空扭曲聽起來可能玄乎得讓人毫無頭緒,,但其實一點也不玄乎,。 想象一艘船鎖定直線航道,正準(zhǔn)備度過平坦的湖面,,一個永遠(yuǎn)無限延伸的湖,。平坦的湖面就如同未扭曲的時空。再想象湖面下出現(xiàn)一個大洞,,湖水開始排掉,湖面因此扭曲,,就如同時空因行星扭曲一樣,。 此作用會將船向洞里拉,因此船開始繞著洞周圍航行,。這種作用就相當(dāng)于巨大恒星或行星對時空產(chǎn)生的作用,。時空會在星體四周產(chǎn)生扭曲,把物體拉向星體,,因此物體才會墜落地球,,這就是萬有引力的本質(zhì)所在! |
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