遼寧
長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為時(shí)間和空間是絕對(duì)的，永恒不變的，每個(gè)人對(duì)于時(shí)間和空間的感受都應(yīng)該是一樣的。也就是說(shuō)，一秒就是一秒，不管在任何時(shí)候，任何地點(diǎn)，你經(jīng)歷的一秒與我經(jīng)歷的一秒不會(huì)有任何不同。
其實(shí)人們的這種感受是很正常的，畢竟時(shí)間和空間的絕對(duì)性非常符合人們的日常生活經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)然會(huì)被人們承認(rèn)。相反，那些違反人們?nèi)粘Ｉ钫J(rèn)知的現(xiàn)象通常很難被接受。實(shí)際上，不僅僅是人類(lèi)，動(dòng)物界也普遍存在這種現(xiàn)象，任何物種都會(huì)傾向于相信自己的日常生活經(jīng)驗(yàn)，這種生活經(jīng)驗(yàn)甚至關(guān)乎到一個(gè)物種的存活和延續(xù)。
這也是為什么當(dāng)愛(ài)因斯坦提出顛覆性的相對(duì)論時(shí)，人類(lèi)幾乎全部為之嘩然，普遍質(zhì)疑相對(duì)論的正確性。這種質(zhì)疑是可以理解了，畢竟絕對(duì)時(shí)空觀(guān)在人們心目中早就根深蒂固了，因此當(dāng)愛(ài)因斯坦提出狹義相對(duì)論時(shí)，人們肯定很難接受。
不過(guò)，如今一百多年過(guò)去了，物理學(xué)家們?cè)缇鸵槐橛忠槐榈刈C實(shí)了相對(duì)論的合理和正確性，相對(duì)論也成為現(xiàn)代物理學(xué)大廈的兩大基石之一。
當(dāng)然，或許正是因?yàn)橄鄬?duì)論的顛覆性，直到今天還有不少人不愿意接受相對(duì)論思想，甚至認(rèn)為相對(duì)論就是“謬論”。
不少人認(rèn)為相對(duì)論太深?yuàn)W，甚至認(rèn)為“世界上理解相對(duì)論的人并不多”，實(shí)際上，經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展，相對(duì)論早就不是一個(gè)晦澀難懂的理解，甚至早就走進(jìn)了我們?nèi)粘Ｉ钪校皇呛芏嗳藳](méi)有發(fā)現(xiàn)罷了。
下面簡(jiǎn)單講述一下相對(duì)論的核心思想，相對(duì)時(shí)空觀(guān)。
正如剛才所講，很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，人們都認(rèn)為時(shí)間和空間是絕對(duì)的，而是時(shí)間和空間是兩個(gè)完全不相干的東西。
而愛(ài)因斯坦提出的狹義相對(duì)論表明，時(shí)間和空間不但是相對(duì)的，而且兩者是有機(jī)的整體，不可分割，這就意味著時(shí)間和空間不可能單獨(dú)存在，兩者必須同時(shí)存在。
任何把時(shí)間和空間分開(kāi)討論的行為，其實(shí)都是沒(méi)有意義的。舉個(gè)例子，你與女朋友約會(huì)，肯定要告訴女朋友約會(huì)的時(shí)間和地點(diǎn)，實(shí)際上就是時(shí)間和空間。如果你只告訴女朋友約會(huì)的時(shí)間或者地點(diǎn)，你的約會(huì)肯定會(huì)泡湯！比如說(shuō)，你只告訴女朋友上午10點(diǎn)約會(huì)，但在哪里約會(huì)呢？
時(shí)間和地點(diǎn)，也就是時(shí)間和空間，時(shí)間是一個(gè)維度，空間包含三個(gè)維度，這四個(gè)維度在數(shù)軸上可以用四個(gè)數(shù)字來(lái)表達(dá)，只有把這四個(gè)數(shù)字全部描述出來(lái)，才能準(zhǔn)確定義我們?nèi)粘Ｉ钪械氖录?/p>
在愛(ài)因斯坦提出狹義相對(duì)論之前，人們都認(rèn)為時(shí)間和空間都是絕對(duì)的，不管在什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，時(shí)間和空間都保持絕對(duì)不變。
但愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)，速度才是最關(guān)鍵的東西，這里的速度不是平時(shí)我們經(jīng)歷的速度，而是光速。
日常生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們，速度是相對(duì)的，必須有參照物才有意義。但光速是個(gè)例外，因?yàn)楣馑偈墙^對(duì)的，不管在任何參照系下，也不管是什么樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，觀(guān)測(cè)到的光速都恒定不變。
這就是光速不變?cè)?/strong>，完全違背了我們對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的傳統(tǒng)認(rèn)知。舉個(gè)例子就明白了。
假設(shè)你駕駛一輛小汽車(chē)在大街上行駛，速度為V。我靜止在地面上。這時(shí)候你打開(kāi)車(chē)燈，車(chē)燈發(fā)出一束光。由于你和汽車(chē)是一體的，這束光子在你眼里的速度當(dāng)然是光速C，這很好理解。
但在我眼里那束光的速度是多少呢？按照我們計(jì)算相對(duì)速度的傳統(tǒng)方式來(lái)計(jì)算，應(yīng)該是汽車(chē)的速度加上光的速度，也就是V+C。
但實(shí)際上并非如此，我看到的那束光的速度仍舊是光速C，與你看到的結(jié)果是一樣的。
也就是說(shuō)，光似乎并不知道也不在乎你是靜止還是運(yùn)動(dòng)，不管你是靜止還是運(yùn)動(dòng)，也不管你運(yùn)動(dòng)的速度有多快，光速都恒定保持不變。
其實(shí)仔細(xì)想想，這也是很合理的，畢竟所謂的靜止和運(yùn)動(dòng)都是相對(duì)的，實(shí)際上我們并不知道任何物體是運(yùn)動(dòng)還是靜止，必須有參照系才能判斷。如果整個(gè)宇宙只有你自己，沒(méi)有任何其他物體，你當(dāng)然不可能判斷自己是靜止還是運(yùn)動(dòng)。而恰恰因?yàn)楣馑偈墙^對(duì)的，不需要參照系，因此光本身而言就無(wú)法判斷任何物體是靜止還是運(yùn)動(dòng)，或者可以這么理解：不管是靜止還是運(yùn)動(dòng)，對(duì)于光來(lái)講都是一樣的。
也就是說(shuō)，光速就是宇宙的“標(biāo)尺”，只有光速是絕對(duì)的，其他運(yùn)動(dòng)速度都是相對(duì)的。繼續(xù)深入思考下去，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)大自然太奇妙了，畢竟如果一切真的是相對(duì)的，我們就會(huì)感覺(jué)到很混亂很迷茫，無(wú)法準(zhǔn)確定義靜止和運(yùn)動(dòng)，說(shuō)白了就是無(wú)法定義“對(duì)和錯(cuò)”，而如今光速給了我們判斷“對(duì)錯(cuò)”的標(biāo)準(zhǔn)。
既然光速是絕對(duì)不變的，那必然意味著時(shí)間和空間一定要妥協(xié)做出相應(yīng)改變。為什么會(huì)這樣？
因?yàn)樗俣鹊扔诰嚯x除以時(shí)間，也就是空間除以時(shí)間。既然靜止的我，運(yùn)動(dòng)的你看到的同一束光的速度都是一樣的，意味著有某種東西肯定不一樣，這種東西就是時(shí)間或者空間。
這其實(shí)就是狹義相對(duì)論的核心思想，詮釋了時(shí)間不是絕對(duì)的，速度會(huì)讓時(shí)間因不同的觀(guān)察者成為相對(duì)，當(dāng)然空間也是相對(duì)的。具體來(lái)講就是，速度越快時(shí)間越慢，所謂的“時(shí)間膨脹效應(yīng)”，而這一切的根源就在于光速不變。
到這里，伙伴們對(duì)相對(duì)論應(yīng)該有簡(jiǎn)單的了解了，當(dāng)然由于篇幅有限，我也只是以通俗的方式進(jìn)行描述，實(shí)際上狹義相對(duì)論的誕生過(guò)程遠(yuǎn)沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。
當(dāng)然，肯定還有不少人質(zhì)疑，你這只是理論上的分析，現(xiàn)實(shí)中有哪些相對(duì)論的應(yīng)用嗎？
確實(shí)有，而且相對(duì)論的應(yīng)用幾乎關(guān)乎著每個(gè)人的生活，早就深入到我們生活的每個(gè)角落，最常見(jiàn)的就是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，開(kāi)車(chē)的伙伴們都離不開(kāi)。
導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星平均高度約為2萬(wàn)公里，時(shí)速可達(dá)一萬(wàn)兩千公里，這樣的速度看起來(lái)很快，但與光速相比還是很慢，時(shí)間膨脹效應(yīng)并不十分明顯。
但考慮到衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)精確度的要求相當(dāng)高，因此，即便是微小的時(shí)間膨脹效應(yīng)也會(huì)對(duì)導(dǎo)航有明顯影響，而且微小的差異不斷累積之后也會(huì)帶來(lái)明顯的差異。因此必須對(duì)衛(wèi)星上的時(shí)鐘進(jìn)行校正，讓其與地面時(shí)間保持一致。
根據(jù)狹義相對(duì)論，速度會(huì)讓衛(wèi)星時(shí)間變慢，每天大約慢7微秒。但衛(wèi)星高度更高，受到地球引力更小，根據(jù)廣義相對(duì)論，每天比地面時(shí)間快45微秒。綜合起來(lái)，衛(wèi)星時(shí)間每天比地面時(shí)間快38微秒。
一微秒等于百萬(wàn)分之一秒，感覺(jué)很短暫，但如果不調(diào)整如此看起來(lái)如此微笑的差異，會(huì)對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)造成每天12公里的誤差！
12公里是什么概念？恐怕早就把你導(dǎo)航到太平洋里了吧！
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