愛因斯坦的相對論的偉大理念是什么?想象一下,你正在追趕一輛公共汽車,它的時(shí)速是30公里,而你的時(shí)速只能達(dá)到29公里,公共汽車的速度每小時(shí)只比你快1公里,你只要稍微加速就可以追上它。
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但如果把公共汽車換成一道光束,無論你如何加速,你們之間的速度差一直不變,這種差就是光速,這與我們?nèi)粘I畹南鄬λ俣雀拍钏坪醣车蓝Y,比如就算你以99%光速飛速前進(jìn)追趕一個(gè)光子(光子的速度為光速),你和光子之間的速度差是多少?按我們的固定思維速度差概念,這種速度差應(yīng)該是1%光速,但事實(shí)并非如此,你和光子的速度差仍舊是光速!
舉個(gè)例子,假設(shè),A和B相距一光秒(30萬公里),如果A拿著一個(gè)激光槍射擊B,而在A開槍射擊的同時(shí)B以光速的99%拔腿就跑,按照我們傳統(tǒng)的相對速度的概念理解,激光需要很長時(shí)間才能打中B,但事實(shí)并非如此,B發(fā)現(xiàn)自己仍舊會在一秒后被激光擊中!
這種說法聽起來似乎很難理解,但在20世紀(jì)初,實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明了這種論點(diǎn),到底是怎么回事呢?
在19世紀(jì)末,人們發(fā)現(xiàn)真空狀態(tài)里的光只有一種速度,無論你朝它還是遠(yuǎn)離它而去,你總會感覺到光在以同樣的速度運(yùn)動,它的速度一直維持在30萬公里每秒,這聽起來有點(diǎn)奇怪,畢竟這不是我們在日常生活中體驗(yàn)到的。
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舉個(gè)簡單的例子或許就容易理解了。一條狗仔游過池塘水面時(shí)會產(chǎn)生波浪,如果這條狗一直游,這些波浪會一直在它的前方“褶皺”起來,然后向后擴(kuò)散,這條狗看似一直追趕著它所產(chǎn)生的波浪,所以同理你可以想象如果我們追趕自己產(chǎn)生的光線,也應(yīng)該能夠看到相同的景象,也就是波的速度會隨著物體的移動位置而改變。
科學(xué)家們已經(jīng)證實(shí)19世紀(jì)末的實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有錯(cuò),光速確實(shí)是恒定不變的,這聽起來是那么地不可思議,這個(gè)觀點(diǎn)困擾著20世紀(jì)初的大多數(shù)科學(xué)家,他們就是無法接受“光速不變說”!
這個(gè)問題得用愛因斯坦一個(gè)著名的“思想實(shí)驗(yàn)”來解決。假設(shè)愛因斯坦夫婦分別拿著一個(gè)相同的“相對論”時(shí)鐘,這兩個(gè)無比精準(zhǔn)的時(shí)鐘是由一個(gè)光子在兩面相距一米多高的鏡子間來回彈跳而維持運(yùn)行的。
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如果愛因斯坦以接近光速的速度運(yùn)動,愛因斯坦夫人會說他的光子彈跳一次的距離要比自己的光子遠(yuǎn)得多,為了保持兩個(gè)時(shí)鐘的節(jié)奏一致,愛因斯坦的光子必須加速運(yùn)動,但是我們已經(jīng)知道光速不會改變。愛因斯坦推斷,會改變速度的不是光,而是時(shí)間本身!愛因斯坦以接近光速運(yùn)動,他自己的時(shí)鐘變慢了,所以愛因斯坦的光子彈跳一次的距離比他夫人的要遠(yuǎn)很多!
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