当前位置: 剃刀 >> 剃刀介绍 >> 重温爱因斯坦的时空观,站在牛顿的肩膀上诠
牛顿的经典力学统治了物理学界几百年之久。经典力学是建立在绝对时空基础上提出来的,我们都生活在经典世界里。
绝对时空观为何能统治这么长时间?原因很简单,它太符合我们的日常认知了。
举个简单的例子,时间对于每个人来讲都是一样的,你感受到的一小时和我感受到的一小时没有什么区别,不可能出现“你的一小时比我的一小时更长”的现象。在人们眼里,一小时就是一小时,放在宇宙任何地方都不会改变。
在绝对时空观里,任何运动形式都不可能改变时间的流逝快慢!
同时,由于时间和空间是绝对的,很容易理解相对速度的叠加问题。比如说,你我分别以5米每秒的速度反向奔跑,我们的相对速度是多少?
小学生都知道是10米每秒,不是这个答案才见鬼了!而且,任何速度都必须有一个参照系才有意义,比如说我们通常所说的速度,都是默认地面为参照物。
但我们认为理所当然的事情,到了爱因斯坦这里,一切都戛然而止。
爱因斯坦非常痴迷于研究美妙的麦克斯韦方程组,认为该方程组太美了,太伟大了,堪称世界上最美的方程。
麦克斯韦方程组里有一个关于光速的计算公式:
该公式表明,光速只与真空的介电常数和磁导率有关,与参照系无关。因为公式中根本没有参照系。
显然这与牛顿的经典力学不相符:怎么可能存在没有参照系的速度呢?
一方面是统治物理学界几百年的经典力学,另一方面是如此优美的麦克斯韦方程组。如今两者发生了矛盾,怎么办?
物理学家哪个都不敢得罪,最后不得不找个能左右逢源的方法:用“以太”的概念协调两者之间的矛盾。
所谓的“以太”,简单说就是“绝对参照系”,当然也是光速的参照系,光的速度相对于参照系是光速,并不是没有参照系。
但以太是一个假设的概念,仅仅是为了迎合光的参照系提出来的,但不但没能很好地解释其他问题,反而带来了越来越多的矛盾。
拥有天才般大脑的爱因斯坦索性用“奥卡姆剃刀”(很著名的原理,感兴趣的可以搜索了解下,这里不再详述)一下把以太“咔嚓”掉了:既然是假设的概念,麦克斯韦方程组又表明光速根本不需要参照物,那么为什么就不能认为“光速是绝对的,不需要任何参照系呢?”
于是,光速不变原理应运而生,成为爱因斯坦创建狭义相对论的两个公设之一(另一个是相对性原理)。当然创建狭义相对论的过程并不是如此简单,这里只是简单地描述。
光速不变原理表明,光速是绝对的,不需要参照系。也就是说,在任何参照系下,任何运动状态下,光速都保持恒定。
比如说,你夜晚驾驶汽车以公里的时速行驶,静止在地面的我看到车灯发出的光的速度仍旧是光速,而不是光速+汽车的速度。与运动的你看到的光的速度是一样的。
看到这里你也许会意识到了什么。
没错,你和我处于两个不同的运动状态,但观察到的光速是一样的,必然意味着某些东西必须改变,来迎合光速的不变。
这些东西就是时间和空间!
速度会让时间流逝速度变慢(至于为什么会变慢,这里不再详述,之前的文章有详述,之后我还会有这方面的文章,请持续
转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkyy/6053.html