假设一个人a在草地上快奔跑(度大),然后打开手电筒;接着又缓慢行走(度小),再次打开手电筒。
这两个过程在另一个人b观察来看,手电筒的光居然是一样的,都是c,这就很奇怪。
因为如果把手电筒换成木棍,这两种情况下把木棍投出去,则b观察到的木棍飞行度肯定不一样。根据牛顿的惯性定律和直觉,人在助跑后,木棍能投的更远(假设投掷的力一样)。
问题来了,为什么惯性对木棍起作用,对光就不起作用呢?
后世的我们知道,第一因为光没有静止质量,所以也就没有惯性;第二光是瞬间激的,打开手电筒之前,光并不存在。
光在产生出来的一瞬间,就和光源没有关系了,不仅人a的度不影响光,就连地球的公转度也不影响光。
这一点现在应该可以很好理解了吧。
难的是第二点,光与观察者的度无关。
假设现在没有b这个观察者了,而是a拿着手电筒匀奔跑,自己观察光。
在打开手电筒的瞬间,a有三种选择,第一继续向前奔跑,第二静止不动,第三掉头往回跑。
结果在这三种情况下,a观察到的光全是一样的,都等于c。
这又是非常反直觉的现象。
因为光既然有一个具体的度,那么顺着光跑,应该会观察到光变慢;逆着光跑,则会观察到光变快。
可现实却不是这样,为什么牛顿力学的度叠加不再起作用呢?
这就涉及到时空的本质以及时空转换了,也是狭义相对论最最最难理解的点。
当时的普通人和物理学家在这一点上的认知几乎是相同的。
那就是在牛顿体系下,时间和空间是绝对的。测量时间的长短和测量空间的大小是绝对的,只有度是相对的。
但是狭义相对论却指出,时间和空间是相对的,度才是绝对的。测量时间和空间需要参考系,测量度却不需要,度是一个常量(不仅仅指光)。
后面的钟慢效应、尺缩效应、以及质能方程都是基于这种时空观下的理论推导。
只要完成了这一时空观念的转变,打破经典力学的绝对时空观念,就能理解狭义相对论了。
至于如何理解空间和时间的相对性,那就是另一个复杂的问题,这里不便展开。
现在再回到第二点,为何度不能叠加,通俗地理解,以不同度运动的物体各自有自己的时间和空间。
所以此刻a所处的时空和光所处的时空已经不是同一个时空了,牛顿定律自然就失效了。
注意!这种情况下,哪怕是把光换成木棍,其实也不能叠加。
之所以后世初高中学习时,可以直接叠加,是因为在低情况下,算出来的误差很小。
根据洛伦兹因子计算,当物体度大于o14倍光时,相对论效应才大于1。
所以在日常活动中,使用牛顿力学的近似计算也没什么问题。
至于光为什么会是这个值,谁也不知道,只能把它当成宇宙真理,造物主故意设置等等。
李奇维想到这里,不由自主地一笑,狭义相对论果然过于逆天,难怪表后得不到理解和认可。
一旁的威尔逊看到他无故笑,便问道:“布鲁斯,你又有什么好想法了,要不和我讨论讨论?”
李奇维回过神,笑道:“哦,我在幻想,我获得今年诺贝尔物理学奖后表的演讲呢。”
老威很生气,快远离了装逼犯。
狭义相对论是一个大剧情,后面的学术争论会很精彩刺激,所以老虚需要一些铺垫,说明争论的核心点是什么,方便读者理解。当然我知道书友们都是人均博士起步,但为了剧情完整,我觉得还是要写的。
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(本章完)
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