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?理解相對(duì)論的途徑：光速不變——狹義相對(duì)論——等效原理——廣義相對(duì)論——時(shí)空彎曲。 一,、光速不變,。 假設(shè)一列火車(chē)以時(shí)速300公里往北跑，一輛汽車(chē)以時(shí)速150公里也往北跑,，汽車(chē)?yán)锏娜藭?huì)發(fā)現(xiàn),，火車(chē)的速度是每小時(shí)150公里。結(jié)論就是：物體運(yùn)動(dòng)的速度不僅取決于他自身的速度,，也取決于觀察者的運(yùn)動(dòng)速度,。 這個(gè)結(jié)論只適用于低速運(yùn)動(dòng)的物體（比如火車(chē)、比如地球的運(yùn)動(dòng)等），一旦速度加快到光速（每秒三十萬(wàn)公里）或者接近光速,，這個(gè)日常經(jīng)驗(yàn)就失效了,，因?yàn)榇罅烤_的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了：光速是不變的。也就是說(shuō),，光速是個(gè)固定值,，是個(gè)常數(shù)，它不隨著觀察者的運(yùn)動(dòng)而改變,。 再次舉例：假設(shè)一束光以每秒30萬(wàn)公里往北運(yùn)動(dòng),，一艘宇宙飛船以每秒15萬(wàn)公里也往北運(yùn)動(dòng)，宇宙飛船里面的人會(huì)發(fā)現(xiàn)這束光多快呢,？照我們的日常經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,，這束光的速度應(yīng)該是每秒鐘15萬(wàn)公里。錯(cuò),！宇宙飛船里面的人會(huì)發(fā)現(xiàn),，這束光的速度仍然是每秒鐘30萬(wàn)公里。 二,、狹義相對(duì)論,。 狹義相對(duì)論很短，只有幾頁(yè),。它要表達(dá)的意思更短,，只有一句話(huà)：不管觀察者如何運(yùn)動(dòng)，被觀察的光速不變,。從這句看似簡(jiǎn)單的話(huà)可以得出一些非常奇妙的結(jié)論,，這些結(jié)論嚴(yán)重違背了我們的日常經(jīng)驗(yàn)，但現(xiàn)在都被證明是正確的,。 再次舉例：假設(shè)一束光以每秒30萬(wàn)公里往北運(yùn)動(dòng),，一艘宇宙飛船以每秒15萬(wàn)公里也往北運(yùn)動(dòng)，在地球上靜止不動(dòng)的人看來(lái),，一秒鐘后,，宇宙飛船距離那束光15萬(wàn)公里。記?。菏?秒鐘后！??！ 但是，宇宙飛船里面的人會(huì)感覺(jué)這段時(shí)間是多長(zhǎng)呢,？現(xiàn)在的已知條件是：宇宙飛船距離那束光15萬(wàn)公里,，光速是每秒鐘30萬(wàn)公里。則： 15萬(wàn)公里除以時(shí)間=30萬(wàn)公里除以1秒鐘 則：時(shí)間等于0.5秒 也就是說(shuō)，地球上的人過(guò)去了一秒鐘,，以時(shí)速15萬(wàn)公里運(yùn)動(dòng)的人會(huì)感覺(jué)時(shí)間只過(guò)去了半秒鐘,。 結(jié)論：速度可以改變時(shí)間。你運(yùn)動(dòng)的越快,，時(shí)間會(huì)過(guò)得越慢,。當(dāng)你以光速運(yùn)動(dòng)時(shí)，時(shí)間就會(huì)靜止,。 再次舉例：博爾特以每秒10米參加百米賽跑,，旁邊為他加油的人過(guò)去1秒鐘后，博爾特只感覺(jué)過(guò)去了三十萬(wàn)分之299990秒,，也就是0.99996667秒,。百米賽跑結(jié)束后，博爾特比我們年輕了0.0003333秒,。 三,、等效原理。 假設(shè)我們坐在一艘船里,，當(dāng)船勻速行駛的時(shí)候,，我們不會(huì)感覺(jué)到船在動(dòng)。同理,，地球以每秒30公里繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn),，并且以每秒500米自轉(zhuǎn)，我們也感覺(jué)不到地球在動(dòng),。 現(xiàn)在假設(shè)我們?cè)谝徊侩娞堇镱^,，當(dāng)電梯均勻加速往上走的時(shí)候，我們也不會(huì)感覺(jué)到電梯在動(dòng),，我們只會(huì)感覺(jué)到有一股力在把我們往下拉,，就像地球的質(zhì)量把我們固定在地表不讓我們脫離地球那樣。 愛(ài)因斯坦由此推斷,，速度和質(zhì)量等效,，它們?cè)诶龝r(shí)間方面起的作用是一樣的。（當(dāng)然,，這方面有個(gè)很經(jīng)典的邏輯推理過(guò)程,，我就不詳述了） 結(jié)論：不僅速度可以改變時(shí)空，質(zhì)量也可以改變時(shí)空,。 四,、廣義相對(duì)論。 質(zhì)量可以改變時(shí)空,，把時(shí)空拉彎,；而且質(zhì)量越大,，時(shí)空被拉彎得越厲害。就像速度越快,，時(shí)間流逝得越慢那樣,。比如太陽(yáng)就拉彎了時(shí)空，這很像我們?cè)诖采戏帕艘粋€(gè)鉛球,，從而把海綿墊子壓出一個(gè)坑那樣,。 愛(ài)因斯坦由此得出大膽的結(jié)論：引力并不是一種力，實(shí)際上它根本就不存在,。我們平時(shí)看到的地球和行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象,，并不是太陽(yáng)在吸引著它們轉(zhuǎn)動(dòng)，而是太陽(yáng)拉彎了時(shí)空,，地球和行星不得不沿著彎曲的時(shí)空轉(zhuǎn)動(dòng),。 五、彎曲的時(shí)空,。 廣義相對(duì)論有些結(jié)論照樣超出了我們的日常經(jīng)驗(yàn),，但后來(lái)被一一證實(shí)是正確的。 1,、恒星的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)太陽(yáng)時(shí),，因?yàn)樘?yáng)拉彎了時(shí)空，恒星的光線(xiàn)應(yīng)該有一個(gè)折角,，應(yīng)該向內(nèi)彎曲,。這個(gè)效應(yīng)很難觀察到，因?yàn)槲覀冎挥型蛱?yáng)時(shí),，才會(huì)捕捉到那束恒星射過(guò)來(lái)的光,。但太陽(yáng)光那么強(qiáng)烈，一定會(huì)把那束光掩蓋住,。不過(guò),，發(fā)生日全食的時(shí)候，太陽(yáng)光會(huì)被遮住,，正好可以讓我們驗(yàn)證,。事實(shí)證明，愛(ài)因斯坦是正確的,。 2,、引力波。 兩個(gè)大質(zhì)量的天體（比如黑洞）互相碰撞的時(shí)候,，分別被它們拉彎的時(shí)空也會(huì)碰撞,，從而會(huì)形成時(shí)空漣漪，逐漸向四周擴(kuò)散,。這就像兩粒石子投進(jìn)平靜的水面,，形成了兩個(gè)不斷擴(kuò)散的水波，它們碰撞后的漣漪也會(huì)向四周擴(kuò)散那樣,。幸運(yùn)的是,，2017年我們的科學(xué)家捕捉到了這些時(shí)空漣漪。 3,、導(dǎo)航衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),，衛(wèi)星上攜帶的時(shí)鐘比地面上的時(shí)鐘快。 人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)速度很快（線(xiàn)速度比地面物體大）,，時(shí)間應(yīng)該會(huì)比地面慢7微秒,；但是人造衛(wèi)星所處的軌道受到的引力又比地面小，所以時(shí)間應(yīng)該比地面快45微秒,。兩種效應(yīng)同時(shí)存在,，相互抵消，因此衛(wèi)星比地面上的時(shí)鐘快38微秒,。 更多推論不再一一列舉,。 |
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