狹義相對論的悖論?
我是物理小白,最近看了《星際穿越》,隨即了解了一下愛因斯坦的相對論。有一個問題想不明白,請各位大神能夠幫忙解答:
狹義相對論引申出,以光速運行的物體,時間會變慢。假設有A、B兩個人,分別位於兩艘飛船上,以接近光速的相對速度互相遠離。那麼是否會發生這樣的現象:A看到B的時間是靜止的,也就是說,在A看來,B的時鐘是停下的。那麼問題來了,假設A在自己的飛船上度過了漫長的80年,已經是一個白髮蒼蒼的老爺爺,但是A看到離他80光年之遠的飛船上的B,是不是仍然如同最初的嬰孩一般,沒有半分變老?如果這時,兩個人突然相對靜止,那麼A已然白髮蒼蒼,而B卻還是最初的樣子。可是同樣的事情也會發生在B的身上呀?兩個人相對靜止的那一刻,到底是誰變老了?這是不是一個悖論呢?
好問題, 我當初也有類似的想法。解答是狹義相對論中講到的動鍾變慢只是針對兩個慣性系而言, 如果涉及到加速度(飛船加速減速)在加速減速過程中就不是簡單地動鍾變慢,就需要對運動積分, 最後的結果是飛了一圈之後兩人年齡依然相同。----------
之前回答有誤,多謝 @楊文 指出, 有加速度的情況依然是狹義相對論的範疇,只要不涉及引力的情況就不會有廣義相對論
@楊泓已經提到在《微分幾何入門與廣義相對論 》上冊中有相關討論,但還是能看到各種反駁。為照顧伸手黨,我直接把原文貼出來吧。如果不明白world line的意思可以看梁燦彬老師的講課視頻,在網上不難找到,只需要看前幾節課就可以了,花不了多少時間。關閉評論,要爭辯出門左轉找梁老師去。最後贈送知乎引用率 TOP 3 的名言:
「你的問題主要在於讀書不多而想得太多。」——楊絳
首先糾正一下部分人的觀點:廣義相對論的等效原理說的是在局域上無法區分加速系與引力,「局域」二字很關鍵,在大尺度上我們是可以區分引力與加速系的.(設想A和B在地球上空同一高度但相隔一定距離處開始自由下落,由於他們的運動方向指向地心,因而可以通過對方離自己越來越近這一事實來得出自己處於引力場中這一結論)。所以啊,不要想當然地以為只要涉及加速就一定與引力有關,於是非要用廣義相對論不可。雙生子佯謬並未涉及引力,這個問題完全屬於狹義相對論範疇。我們考慮一個最簡單的模型(不考慮引力)
這裡我們選擇了靜止觀者的參考系,線段ABC的長度是在地球上的弟弟經歷的固有時,線段AB"C的長度是做太空旅行的哥哥經歷的固有時,通過對比兩條線段的長度就能得出誰更老誰更年輕的結論。直覺告訴你,這對雙胞胎在C點相遇時弟弟應該更年輕,因為ABC是直線,直線最短嘛,恰恰相反,ABC其實是最長的,這都是偽歐幾何在作怪。
因為我們選取了弟弟這個參考系,他經歷的固有時就是坐標時對於哥哥而言,他在B『點的坐標是,他經歷的固有時是,是哥哥旅行的速度兩個固有時一對比,我們就發現哥哥經歷了更短的時間。這個地方我們把光速c取1了,所以不要覺得根號內v小於1而不能接受。當然實際的物理情形中AB"C必須是一條光滑曲線,計算這段曲線的長度需要用到微積分,不會像這個玩具模型這麼簡單。---------------------一般人剛開始了解鐘慢效應時可能會產生這樣的疑問:A相對於B做勻速運動,根據狹義相對論,在A看來B的時間流逝得慢了,而在B看來A的時間流逝得慢了,那麼到底誰慢誰快呢?其實在提出這個問題的時候你已經在潛意識中引進第三個參考系了,誰快誰慢取決於A和B相對於第三個參考系的速度,這裡的鐘慢確實是相對效應,但如果A和B非要面對面對比一下,兩者就必須處於同一參考系,一方必然要做非慣性運動,此時鐘慢成為絕對效應。----------------------針對回復中的質疑,補充一點,一個人的固有時就是他自己經歷的時間,這是一個洛倫茲標量,不依賴於坐標系的選取,也就是說不管用什麼參考系來算都是一樣的。
雙生子佯謬真的解決了嗎?
還是親自計算一下, 用公式來說話吧.
靜系接收動系中過程, 時間延緩公式為:
設動系相對靜系以加速度~$a$ 從~$v=0$ 加速到~$v=v_m$, 再從加速度~$a$ 從~$v=v_m$ 減速到~$v=0$. 對於前半程有:對於後半程亦可算得:因此有:兩人突然靜止那一刻,哪個人比較老,取決於靜止是怎麼發生的,如果開始兩人從地球同時出發,相背而行,那麼在運動過程中都認為對方比較年輕,運動一段時間以後兩人開始減速,同時停下來(相對於地球),這時候兩人都會認為對方快速變老,然後兩個人就一樣了。
如果一方保持勻速直線運動不變,另一方減速調頭然後加速到和對方速度一致,那麼在不變的一方看來,對方變得更年輕了,而在調頭的一方看來,對方原本比自己年輕,卻在自己調頭過程中迅速變老,變得比自己老了。
知乎上對相對論問題的討論烏央烏央的遍地都是,但正所謂難者不會會者不難,不懂的人想靠知乎搞懂相對論並不容易,因為懂的人認為很簡單,解釋起來要麼語言很簡練,要麼一堆專業術語和公式,並沒有把自己當初學習的過程呈現出來,這對不懂的人並沒有多少幫助。其實單就狹義相對論來講,確實是很簡單的,想要搞懂並不需要多麼高深的知識背景,只要初中數學基礎就夠了,關鍵是要沉下心來,一點一點的琢磨,想不明白的地方要動筆算一算,不要光憑腦袋想。下面兩篇文章,是我自己學習狹義相對論過程的一個總結,看上去有很多公式,其實只要耐心一點就會發現用到的只是初中數學,希望能對題主有所幫助。
https://zhuanlan.zhihu.com/p/25846831
https://zhuanlan.zhihu.com/p/25893672
目前只有兩篇,我會繼續更新,寫成一個系列,有興趣可以關注一下。
非物理專業試著解釋下吧,之前對相對論感興趣了解了一下:你們吶,不要總想搞個大新聞!相對論最重要的概念在於相對性,沒有長就沒有所謂的短,世間的萬事萬物都存在於自己的時間內,沒有所謂的絕對時間,萬物都是相對的,,所謂相對論~
原則上你沒法觀察。。如果兩個人距離太遠的話。。
對閔氏空間世界線積分即可。不是悖論
狹義相對論成立前提不能有加速度、引力之類,樓主問題主要出在「突然靜止」的那一下。按狹義相對論來講,從接近光速到突然靜止,需要改變參考系。而改變的結果就是倆人停下來以後都老了。
雙生子詳繆最開始是用於質疑狹義相對論的。愛因斯坦本人對其問題也是有思考,並最終將弱等效原理擴展為強等效原理,作為廣義相對論的基本假設。
實際上雙生子的「理想實驗」是不可能成立的,因為在B遠離A並以近光速運動時,必須要有加速過程而不能「瞬間遠離」;同理,當B在太空中運動一段時間後,也不可能「瞬間掉頭」,必須要有減速和反向加速過程;B回到地球時,也不可能直接從近光速運動「瞬間」靜止,需要有個強減速過程。 這三個過程中,速度不再恆定,B就不處於慣性系中,對非慣性系,狹義相對論失效。所以A、B系統實際上是不等價的,一旦兩者非對稱,雙生子詳繆自動就沒有了。
愛因斯坦著重思考了非慣性繫到底是怎麼回事。他考慮一個太空遠處(沒有外界引力)加速的火箭里的人,也就是類似B,他如果處於封閉空間,他能感受腳下的力,或是跳起來能落回來,或是丟個東西能落下去,是不知道自己是究竟是靜止在一個引力場之中(地球表面),還是在一個非慣性中做加速運動。高中物理大家都學過處理非慣性系問題,如果火箭和B在一個力下做加速運動(不是重力),相對火箭B保持靜止,如果以火箭為參考系,可以給B一個反向的「慣性力」以讓B抵消與火箭接觸點的彈力。但這裡面,物體的質量與引力沒有任何關係,在F=ma公式中,這個m被定義成為「慣性質量」。愛因斯坦通過火箭和電梯的理想實驗,說明了其中的B根本不清楚,自己是靜止在引力場中,還是在慣性力下作加速運動,因此慣性質量和引力質量相等是必然的。而這可以歸結為一個很強的假設:「非慣性系下的任何動力學都可以等效為局部慣性系下的引力效應,兩者是等價的;在引力場局部可以構造一個相對靜止觀測者的加速參考系,使得引力和慣性力抵消,產生一個局域的慣性系,而狹義相對論在局域成立」。 前一句是弱等效原理,後一句是強等效原理。
回過頭來說明雙生子的事情。B在進場減速和出場加速時的廣義相對論效應相抵消,我想大家應該能理解。主要是B減速然後回頭然後加速這段。無論外在推動力是什麼,此時B身處非慣性系,他可以看成在慣性力下做加速運動,也可以看成身處一個引力(非地球引力,而是等效引力場)中。所不同的是站在B的角度,A具有較大的引力勢(勢能是相對的,高中老師教過),廣義相對論也有鐘慢效應,引力勢高的物體也就是A時鐘會變快(可參考GPS衛星原子鐘變快的廣義相對論修正)。而A身處慣性系,沒有引力效應,對B計時同慣性系沒有變化。這樣綜合起來A的表仍舊走的比B快。
恭喜你,已經接近再次提出雙生子佯謬了,大約是二十世紀初朗之萬的水平!
你可以選擇繼續思考該問題已達到當時愛因斯坦的水平,或者翻閱答案:Twin paradox
好多不靠譜的回答, 我也來湊個熱鬧吧,
這個問題就是雙生子悖論, 原題說的是: 又胞胎兄弟,A在地球上(可以認為靜止)不動, B坐飛船在宇宙中飛一圈回來, 誰更年輕? 這個運動過程簡化一下就是B勻速直線飛一段時間, 再瞬間調頭勻速飛回來, 兄弟相遇... 這個問題最初是用來質疑狹義相對論, 由於鐘慢效應,A認為B的時間流逝的慢,所以B年輕, 而同樣的B也認為A的時間流逝慢,於是A更年輕, 出現矛盾...其實這個問題已經超出了狹義相對論的範疇,需要用到廣義相對論來研究,而問題的關鍵就發關在B調頭的那一瞬間,根據廣義相論,加速與引力是等效的, 而位於引力場中不同位置的時間流逝速度是不同的,這也就是gps衛星上的時鐘比地面上的時鐘走的快的原因. 所以在B調頭的一瞬間,在B看來A的時間流逝的極快.下面從直覺上解釋一下AB分別看到的現象:
A看到: B勻速遠離A飛走了,在勻速飛走的過程中由於狹義相對論的鐘慢效應,B的時間流逝的比較慢,所以B比較年輕,因為A一直是慣性運動(靜止),所以在B調頭的瞬間A也沒有看到什麼特殊的現象,只是在這一瞬間大概可以認為B是相對於A靜止的,時間流逝與A一樣, 然後在B飛回的過程中與飛走時一樣鐘慢效應B又比A年輕了一些.相遇結論:B比A年輕.
B看到: 在勻速飛走過程中,同樣由於"鐘慢效應",B看到A的時間流逝比較慢,所以在調頭之前A比較年青, 但是!注意! 在B調頭的一瞬間---由於廣義相對論的效應,B感受到自己處於加速產生的引力場中(注意相對於A來說從來沒有感受到這個引力場), 而對於B來說由於A處於這個引力場中勢較高的位置,所以在這個巨大的引力場存在的這一瞬間,A的時間飛快的流逝!!! 當B完成調頭的時候發現A已經比B更衰老了, 然後在飛回的過程中還是A時間流逝較慢,A變老的速變又減慢了, 但是當B回當起點的時候A還是比B老一些, 相遇結論:B比A年輕.
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還是補充幾句吧, 關於在狹義相對論範疇內解決孿生佯謬的原理,我是真心不知道,而且我之前確實認為狹義相對論是無法適用於這個問題的,看到很多人說狹義也可以解釋,而且 @shadow Ma給的鏈接裡面寫出了原理,可惜我沒看懂飛船耗時那部分,這完全是我個人水平的問題,至此我不再懷疑狹義相對論解決這個問題的可行性。但還是希望哪位懂的給講解一下。列書單的就算了,我是真懶得看書,想找捷徑和直觀的理解才來看知乎的。突然靜止涉及到一個減速的過程,這裡要用到廣義相對論,狹義是不夠的
首先,說是雙生子佯謬的是很有問題的。手機上不方便,直接畫圖,丑了點,大家別介意。
圖1,就是雙生子佯謬的圖,相信很多人都知道吧,A線是留地球上那個,B線是旅行的那個,至於說B線比A線長,那是因為這個是用偽歐幾里得公式解,不是用歐幾里得解。圖2,是我根據題主的描述畫的圖,可能有點不對(文科生真是傷不起),但是想表達的很清楚,一看就能發現,這兩個人越來越遠了。和雙生子不同的,人家雙生子他們最後團聚了,A相對B是靜止的。所以,你們是為什麼要說這是雙生子佯謬。。
然後,題主的提問中是有錯誤的。前面也有人提到過了,大家都離開了80光年,他們倆應該離了160光年。不是80光年。
最後,就因為題主這個距離沒想對,所以才會導致題主的錯亂,你這個不是悖論喲,很簡單的問題,這兩個人的確如果看的話,A看B,B看A都是嬰兒。但其實他們都一樣老,都是八十歲的老頭了喲。要問為什麼會這樣,因為他們看到的都是對方八十年前的樣子啊,就好像你觀測星星一樣,你看到了距離你十萬光年以外的星星,但其實你觀測到的不是你觀測當時的星星的樣子,而是那顆星星十萬年前的樣子,要問為什麼,因為它們的光傳到地球要十萬年啊。所以我們看宇宙,其實很大一方面看的不是宇宙的現在,而是在看宇宙的歷史喲~(有種高端大氣上檔次的感覺~)
以上是來自一名文科生非專業小姑娘的想法~基於非專業性,有錯誤的請大家多多指證╮(╯▽╰)╭感覺問題不太對呢,80年後實際相距應該是160光年了吧。你看到80光年外的只是他的影像,也就是對方出發時的狀態,而距離出發點80光年以外的B和你還是一樣的年齡。 簡單說就是你看到的不是B的實時圖像,而是你一直在追逐B出發點的影像,所以你會認為B是靜止不動的。
這個問題其實就是所謂的雙生子佯謬。解答的核心是:任何比較都必須是同時同地!你的時鐘快慢的比較並沒有做到這一點。這是相對論告訴我們最重要的觀念認識。
此時此刻,這個世界都在發生著什麼?-是不能問的!
此時此刻,我的雙胞胎兄弟是不是比我老些-也不能問!除非他就在我身邊。如果開始我和我的雙胞胎兄弟在一起,後來我呆在地球,他開飛船走了,後來某一天,他又回到地球和我相遇,那麼此時答案只有一個,他比我年輕。因為我幾乎一直是做慣性運動的,而他必定在某個階段做了非慣性運動;從過去我們準備分手到後來相遇這段過程,誰做非慣性運動誰就省時(這個結論在4維語言中計算最簡單,但這件事與廣義相對論無關----------------------------------------分割線-----下面是我在另一個地方的回答------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------首先說明:這是狹義相對論範疇的問題;雙生子佯謬並不是說狹義相對論有問題,它的存在只是因為很多人沒有很好的認識狹義相對論,也意味著4維時空的概念多麼重要!應該說狹義相對論是邏輯自洽的;它的失敗不是邏輯的問題,而是引力否決了它。雙生子佯謬與引力無關,它不是導致廣義相對論誕生的原因。雙生子佯謬的解決核心在於:地球上的兄弟一直不受外力,而飛船上的受外力,不然他不會掉頭的!(這裡的力都是指物理的力而不是所謂的慣性力),這個區別是他們不對等的地方,狹義相對論的四維語言會很容易的計算這個問題,然而對四維語言本身卻很難直接說清楚,這裡只能給出結論:連接時空(即時間+空間4維對象)中的兩點的所有運動軌跡中,做慣性運動的那條軌跡所花的時間最長。於是雙生子佯謬的解答很簡單:因為地球上的兄弟做慣性運動,所以他更老!----------------------------------------------再分割---------------------------------------------------------需要指出:一個參考系的建立是一個複雜的過程,尤其是彎曲的時空,如果你都沒有建立好參考系,那你在說什麼呢?這裡的困難是:一個有限的人只在時空的一個局域,他如何有效的建立一個參考系來覆蓋其他的地方,真實的過程是他需要別人的幫助!我只在狹義相對論中做(廣義相對論中這件事很困難)一個慣性系是如何建立的:我要找一群人(我們都帶著一個理想的鐘),我們能夠覆蓋全部空間--亦即這個世界發生的任何一件事情都有且僅有一個人能夠觀察到,然後我要求我們是相對靜止的(這件事如何做到?比如我和另一個人,我們這樣做:我發一個光信號,記下我的表的時刻t1,他收到,他也記下他的表時刻t,然後立即發個光信號給我我的表記錄t2,我再發信號給他,他收到再給我發,以此類推,如果發現:我收到的信號的時間間隔是一樣的,他也是,那麼好!我倆是相對靜止的,我們可以合作作為一個慣性系的兩個成員,我們所有都得這樣干,經過這樣複雜的過程我和合作者們建立了聯繫;另一問題是我們的表上的時刻如何對準呢--這樣才有同時的概念?這樣做:在我發出的第一的信號和緊接著接受到他給我的信號所對應的兩個我的表刻度的平均值要求和他收到我的這個信號他的表時刻一樣!--即(t1+t2)/2=t)在這個前提下,我才可以說:現在另一個地方發生著什麼了---其實不是我測量到了那個地方發生了什麼,而是我的剛好在那合作者測到這件事了。那麼問題來了:一個非慣性系如何建立?那些觀察者們如何對鍾以建立同時?他們會不會在一件事上有兩個觀察者在測量,然而他們的表上的刻度不一樣?請所有在說非慣性參考系的人都試著思考這個問題。我想說,這是一件很複雜的事情,而且人為因素太多,相對論的"相對"說的是它!參考系是相對的!時間的相對性原因在於對鐘太人為了,也就是說同時性太任意了,既然同時是認為,空間也很任意的於是重要的結論:此時此刻,這個世界在發生什麼?在你還沒有找到合作者,以建立同時的概念和空間的概念時,這個問題沒有意義!多數人,甚至很多物理學家心中還會這樣想這件事:現在他/她在幹嘛呀?呵呵,這是個偽問題!半小時弄懂相對論(原創)
(再更新:評論區里許多人連聲音不是機械運動這個最基礎知識都不知道,卻說我智障水平低。這些連基礎知識都不知道的人,要說懂相對論,我就哈哈了。而不懂相對論,又憑什麼說相對論正確呢?是因為權威崇拜!也請這些人不要維護相對論,這樣會給相對論丟臉,讓人以為護相對論的人都是這種水平。)
(更新:評論區里不少人擺出高大上的姿態嘲諷我是民科。我要說的是,你們自身處於底層,就不要自卑並看不起民科了吧!再說,官科才興幾年,人類社會發展主要由民科推動。還有一點我要很沉痛地告訴你們,愛因斯坦就是標準的民科出身,發表相對論的時候還是專利局的打工仔,後晉陞官科。再往前,伽利略和牛頓也都是民科出身。)
(提要:運動分機械運動和非機械運動。牛頓經典物理學裡,機械運動可以用相對參照系來解決,而非機械運動,例如聲音的傳播,則不能用相對參照系來解決,必須用絕對參照系來解決。但是愛因斯坦試圖用相對參照系來解決一切運動,於是他就建立了相對論。這就是相對論的來歷和含義。)
神秘高深的相對論,人人都為懂一點而驕傲,其實它一點都不高深神秘,只是物理學的基礎知識。本文高屋建瓴地給大家捋一捋物理學的基礎知識,淺顯易懂,高中水平就可看懂,建議大家都看看。即使你是大物理學家,也不要驕傲,也有必要看看,因為好高騖遠的太多,基礎紮實的太少。
要知道相對論說的是什麼,得先說說牛頓的經典物理的基礎知識。在相對論出現之前,經典物理就有一個相對論,叫機械運動的相對論,也叫力學相對論。
一 機械運動相對論
運動分為機械運動和非機械運動兩種。什麼是機械運動?就是有慣性的物體的運動,也可以叫慣性運動。物體有質量就有慣性,所以機械運動研究的是有質量的物體的運動。大到星球,小到分子的運動,都屬於機械運動的範圍。電子等更小的物體,為避免不必要的麻煩,此處不說。機械運動,或者說慣性運動,只能在慣性參照系裡研究。慣性參照系,就是靜止的或勻速直線運動的參照系。對於機械運動來說,靜止和勻速直線運動是相同的。一個人坐在靜止的汽車裡,和坐在勻速直線運動的汽車裡的感覺一樣,他分不清是靜止還是勻速直線運動。非機械運動就是沒有質量沒有慣性的運動,例如聲音的傳播。
有慣性的物體的運動有什麼特點?1從靜止到運動需要克服慣性,從運動到靜止也要克服慣性,有加速和減速的過程。2 「絕對」運動速度受載體速度的影響,相對速度不受載體速度影響。槍是子彈的載體,子彈的「絕對」運動速度受槍的運動速度的影響。地面上靜止放一支槍,假設它發射的子彈速度是600米/秒,那麼當槍放在飛機上,飛機的速度是1000米/秒,此時子彈就獲得了1000米/秒的慣性速度。當向前發射子彈時,子彈相對於地面的速度就是1600米/秒(「絕對」速度),相對於飛機的速度仍然是600米/秒(相對速度)。而非機械運動則沒有上面兩個特點。聲音的傳播不需要克服慣性,絕對速度也不受聲源速度的影響,但相對速度受影響。一個喇叭靜止在地面上,發出的聲音速度是340米/秒,當喇叭以300米/秒運動時,它發出的聲音相對於地面的速度仍然是340米/秒,但是相對於喇叭的速度則受喇叭速度影響,它向前發出的聲音相對於它的速度是40米/秒。所以飛機的速度無論多大,都追不上自己發射的子彈,但是可以輕易追上自己的聲音。所以機械運動和非機械運動是兩種不同的運動。
因為機械運動有上面兩個特點,所以研究機械運動時,不需要選擇「絕對」參照系,只需要選擇相對參照系即可。牛頓時代,研究的都是普通物體的機械運動,而普通物體都有質量和慣性,所以在所有的慣性參照系(勻速直線運動或靜止的參照系)中,它們的運動規律都一樣,都符合牛頓定律(正確地說,應該是牛頓定律符合它們的運動規律)。例如,靜止在地面上的一架飛機向東西南北四個方向開槍,子彈相對於它的速度都是u。當它在空中水平勻速運動時,它向東西南北四個方向開槍,因為子彈有慣性,所以子彈相對於它的速度仍然都是u,和地面上的情況一樣,包括子彈在槍膛內的加速過程也都和地面上的一樣;向上向下開槍的情況也和地面上的一樣,子彈相對於飛機的速度不受飛機速度的任何影響,飛機上的人不知道自己是在地面上還是在飛機里。他在地面上研究子彈的運動規律時,象ft=mu,s=ut等公式都可以拿過來就用;在飛機里,這些公式也是拿過來直接就用,不需要因為參照系的不同而作任何修改,也不需要知道飛機和地面的速度是多少,很方便的。在研究槍的性能時,他在飛機上的研究結果也和地面上的一樣。
下面我們把地面參照系和飛機參照系模型化,分別用S參照系和S"參照系來表示。下圖中,S系靜止,S"系相對於S系水平向右勻速運動,速度為v。初始時刻兩參照系重合。
當把一桿槍靜止放在S系的原點時,它沿x軸發射的子彈的速度為u,則有x=ut;如果用S』系來表示飛機參照系,當把這桿槍靜止放在S』系的原點時,它沿x』軸發射的子彈的速度當然也是u,則有x』=ut』 。當然這兩個公式的形式是相同的。因此我們就可以得出這樣的結論:所有的機械運動相對於所有的慣性參照系,機械運動的公式都有相同的形式,所有的慣性參照系都是等效的。換句話說,就是:在所有的慣性參照系中,機械運動的規律都是相同的。這就是力學相對性原理。當然這個結論只適用於機械運動。也就是說,研究機械運動,不需要很麻煩地特意尋找絕對參照系,在任意的慣性參照系裡研究都可以。
如果要從一個物體在一個慣性系內的運動情況推測它在另一個慣性系內的運動情況,通過伽利略坐標變換式變換一下就可以了,也是很簡單的。例如,上例中,一顆子彈在S系中的運動規律是x=ut,那麼S』繫上的人測量出這個子彈在S』系的速度是多少?根據伽利略坐標變換式就可知道它在S』系中的運動規律是
x』=u』t』=(u - v)t …………(1)
同樣,S』系內的人因為測得這顆子彈的速度是u』,所以他可以通過伽利略變換式知道這顆子彈在S系內的運動規律是
x=ut=(u』+ v )t』…………(2)
(1)式中,若把帶 』號的變數都去掉 』號,把沒帶 』號的變數都加上 』號,並把常量v換成-v,就變成了(2)式;若把(2)式同樣處理,就變成了(1)式,所以(1)式和(2)式具有協變性。
到這裡,有必要總結一下力學相對性原理的優點。它的優點就是簡便,研究機械運動時,隨便選一個慣性系即可,反正哪個方便就選哪個,無需知道這個慣性系是否在運動,速度是多少;而且在任意一個慣性系中,所有的有關機械運動的公式都可以拿過來就用。這雖然是個優點,但也有壞處,它就象一個框框,套住了不少人,這就為後來產生相對論埋下了禍根。
十九世紀末期,由於麥克斯韋建立了電磁波理論,並預言光也是電磁波,因此物理學對運動的研究就從機械運動擴展到了光和電磁波的運動。而光和電磁波這兩個玩藝和普通物體不一樣,它們沒有慣性(究竟它們有沒有慣性,現在還不能確定,本文是以沒有慣性為前提的,對於它們有慣性的情況,本文就不說明了,讀者也很容易思考出來。但我要說明的是,如果它們有慣性的話,那麼相對論中的第一個假設就對了,可是這個假設對,不等於第二個也對),它們的運動速度不受光源速度的影響,它們的運動屬於非機械運動,因此它們在各個慣性系內的運動規律是不同的。這就造成有關光和電磁波的公式在所有的慣性系內沒有相同的形式,研究結果也會因參照系的不同而不同,力學相對性原理在此處已不適用,當然各個慣性系在這裡也就不等效了,這下子麻煩就大了。這就迫使人們找到光的絕對參照系,測出光和電磁波在絕對參照系內的絕對速度或者所選參照系的絕對速度,在絕對參照系內研究光和電磁波。
說到這裡,為了方便大家理解,我不妨拿聲音作個比方,因為聲音和光很相似,沒有慣性,不隨聲源運動,聲速不受聲源速度的影響。聲音的主要傳播介質是空氣,所以空氣就是聲音的絕對參照系,聲音在空氣中的傳播速度恆定,且各向同速。而又因為地面和底層空氣基本保持相對靜止,所以就把地面作為聲音的絕對參照系,這樣更方便研究。當聲源和測量者都相對於地面靜止時,即都處於S系中,已測得聲音相對於地面的速度是340米/秒,這個速度就是聲音相對於地面的絕對速度,它是恆定的,而且各向同速。在地面上,s=340t。假設聲音的頻率為F,波長為L,人們已研究出頻率和波長的關係是:FL=340=定值。說到這裡,我們就可以用上面飛機開槍的例子來比較了。一架飛機靜止在地面上,它的發動機的聲音速度是340米/秒,且各向同速。而當這架飛機在空中水平勻速飛行時,飛機里的人就測量出飛機發動機的聲音各向不同速,向前的速度是340-V(V為飛機的速度),向後的速度為340+V。此時FL=340也不成立。在地面和空中這兩個參照系測得的結果不同,和開槍的情況不同。既然在不同參照系中測到的聲速不同,那麼應該以哪個參照係為准呢?應該以聲音的絕對參照系,即相對於聲源和測量者都靜止的參照系測到的結果為準。如果沒有絕對參照系,那麼聲音的性質就是不可知的了。例如在一架水平勻速飛行的飛機上測量出向前的聲速是50米/秒,在另一架飛機上測到的向前的聲速是10米/秒,那麼聲音就沒有固定的傳播速度了,頻率和波長的乘積也不是定值了,所以其性質就是不可知的了,麻煩就大了。所以絕對參照系對研究非機械運動是十分重要的。所以研究光和電磁波的運動也必須找到它們的絕對參照系,只使用相對參照系已經不行了。
對光進行研究,當時的物理學家模仿了研究聲音的辦法。就是要找到光的絕對參照系,讓測量者和光源都相對這個參照系靜止,然後測量光的速度、頻率、波長等,研究其性質。那麼什麼可以作為光的絕對參照系呢?我們知道,聲音的傳播介質是空氣,所以空氣就是聲音的絕對參照系。所以要找到光的絕對參照系,就必須先找到光的傳播介質是什麼。當時的物理學家假設光的傳播介質是以太,以太像空氣一樣包圍著整個地球,並充滿宇宙,光就在以太中傳播,而且光在以太中傳播就像聲音在空氣中傳播一樣,速度恆定,各向同速。這就是絕對時空觀的誕生。假設出以太之後,就要設法使測量者和光源都相對於以太靜止,這樣測量出來的光速和波長才是絕對光速和絕對波長,這樣研究光的性質才有意義。可是以太的這個假設正確不正確呢?因為地球是運動的,必與以太有相對速度 ,就像飛機在空氣中運動與空氣有相對速度一樣,而飛機發動機的聲音相對於飛機各向不同速,所以物理學家們猜想光在地球上的傳播相對於地球也肯定各向不同速。如果能測量出來各向不同速,那麼以太的假設就對了。
(由上面的道理我們可以知道,所謂的絕對時空觀、絕對靜止的參照系,其實也不一定是絕對的,可以只是相對中的絕對。例如空氣和地面是聲音的絕對參照系,那麼空氣和地面就是絕對靜止的?不是,它們是相對靜止的,只要測量者和聲源都和空氣相對靜止就行。同樣,以太也可以不是絕對靜止的,只要測量者和光源都和以太相對靜止就行。)
為了證明以太的假設是對的,物理學家們做了很多試驗。其中最著名的就是邁克爾遜和莫雷做的試驗。但是這個試驗得到了零蛋的結果。這意味著什麼?這意味著光各向同速,光的絕對參照系不存在(其實這個結論下得太早,我在《世界的真相》里已作了分析,此試驗原理錯誤)。這下子整個物理學界一片恐慌,很多物理學家認為幾百年來以絕對時空為基礎建立起來的物理大廈完蛋了,正是城門失火殃及池魚。(其實這種恐慌是杞人憂天。因為牛頓雖然認為有絕對參照系,但在經典力學裡根本沒用到,所以沒找到絕對參照系也不能說經典力學完蛋。再說,當時邁——莫試驗要找的是以太參照系,而以太是光的絕對參照系,這個找不到並不影響對機械運動的研究)。當時也有人說:「對於光和電磁波的運動,如果所有慣性系都等效,具有協變性就好了,哪還要費九牛二虎之力去找什麼絕對參照系啊!」這本來是非常混賬的話,或者說是開玩笑的話,無慣性的運動怎麼能在慣性系裡等效呢?可是說者無心,聽者有意,於是愛因斯坦就開始卷胳膊擼大腿地幹起來了。
二 狹義相對論的建立
愛因斯坦看到當時的物理學家找不到光的絕對參照系,所以他就假設光的絕對參照系是不存在的,他就這樣寫到:在所有的慣性系中,物理定律和規律都具有不變的形式。
這就是相對論中兩條著名假設的第一條。這條假設就把光的絕對參照系給否定了。明眼人一看即知,這一條是從力學相對性原理那兒扒過來的,愛因斯坦很懂類比推理。不同的是,他把力學相對性原理中的「機械運動」換成了「物理」,意思是他這一條要適用於所有的運動,所有的運動都可以用相對參照系來解決。所以他這一條被稱為普遍相對性原理,後來因為出了個廣義相對論,又被改稱為狹義相對性原理。他要搞個大統一理論,還要搞個萬能參照系,讓所有物理問題都能用他都大統一理論來解釋,讓所有運動在他的萬能參照系裡都有相同的公式。
因為這一條假設是從力學相對性原理那兒扒過來的,所以它一點也不神秘,提出這條假設也不需要多少學問,只要稍微有點物理學常識的人都能想到。然而,當時的物理學家們因為有知者有畏,所以他們不敢這樣說,他們知道這樣說的後果。而愛因斯坦卻有無比的大無畏的精神,敢想敢說敢幹。這就好比懂電的人絕不敢把火線和零線接在一起,不懂電的就敢。
廢話少說,書歸正傳。既然上一條假設對所有運動都適用,那麼它就必然要適用於下面三種運動:
1 在S繫上和S』繫上各放一桿同樣的槍,那麼這兩桿槍分別沿x軸和x』軸發射的子彈的速度應該都是u,即有x=ut,x』=ut』成立。
2 在S繫上和S』繫上各放一隻同樣的手電筒,那麼這兩隻手電筒分別沿x軸和x』軸發射的光的速度應該都是c,即有x=ct,x』=ct』成立。
3 在S繫上和S』繫上各放一隻同樣的喇叭,那麼這兩隻喇叭分別沿x軸和x』軸發射的聲音的速度應該都是U,即有x=Ut,x』=Ut』成立。
第一種我們能接受,牛頓時代就已經驗證了,力學相對性原理已經說明了。對於第二種,因為光和子彈不一樣,它可能沒有慣性,所以就有可能不成立。但即使不成立,由於光速太大,目前也不好驗證。對於第三種,超音速飛機等等很多實驗和現象都已經證明了,它是不成立的,所以愛因斯坦提的那個假設當然就錯了。而這個假設是相對論的立論基礎,基礎一錯,後面的論證再嚴密都不可能對。
可是,由於愛因斯坦的大腦在小時候被摔壞了,他一直都是用小腦思考的,所以他考慮問題欠周全,當時他只考慮到前面兩種情況,沒想到還有第三種情況。如果他想到聲音的運動,他早就洗手了。可是就是前面的兩種情況,對於第二種,他也是沒有把握的,所以他還是很有自知之明地把他的那一條只稱為假設。假設就假設吧,謊既然撒出去了,就先圓上再說,反正人們一時半會也驗不出它的真偽。「哈哈——等他們驗出真偽來,我的骨頭都早已爛完了。」愛因斯坦得意地想。於是他就開始了艱難的圓謊過程。
因為現在已經假設所有的慣性系都等效了,所以下面只要模仿經典運動學裡面的伽利略變換,弄出個不同慣性系之間物理公式的具有協變性的變換關係就行了。怎麼弄呢?下面我們就一起來看看愛因斯坦是怎麼鼓搗出洛侖茲變換式來的。
對於他的推導過程,我想在座的各位看官都比我要清楚,我就不說了,對於他在推導過程中犯的一些錯誤,例如對「同時」的解釋,也不是我要說的。我要說的是愛因斯坦在推導出成品的洛侖茲變換式之前遇到了什麼麻煩,他又是怎樣大膽地解決的。
任何的發現和發明都不是一蹴而就的,愛因斯坦推導洛侖茲變換式也不是一氣呵成的,他就遇到了不少麻煩,其中最大的麻煩就是光速不變。這也是我們最難理解的。這個麻煩一直到死都是愛因斯坦的一塊心病。為什麼?還得從頭說起。
一開始,愛因斯坦在提出他那個狹義相對性原理的假設時,並沒有在同時提出那個叫光速不變的第二個假設,他當時仍認為若一束光在S系中的速度是c,那麼它在S』系中的速度就是c』,且c』=(c-v),即有x=ct,x』=c』t』=(c-v)t』成立。到了這時,儘管我們對他的狹義相對性原理不能接受,但對他這一點還是能接受的。可是在推導過程中,當他把x=ct,x』=(c-v)t』作為已知條件代入計算時,卻得到了伽利略變換或c=v這兩個結果來,這兩個結果愛因斯坦都是不能接受的。那怎麼辦?就只好認為x』=(pc-qv)t』了(p、q為兩個待定係數),但p、q是多少,愛因斯坦無法確定,所以他就扯不下去了。
扯不下去怎麼辦?接下來就要搞第二個假設,直接命令光速不變,c=c』。即一束光在S和S』系中的速度相等。這樣x』=c』t』=ct』了,問題就簡單了,不需要求p和q了。既然認定c=c』,x=ct,x』=ct』了,那麼後來就勢如破竹了,愛因斯坦很輕鬆地就鼓搗出了洛侖茲變換式出來。當然,愛因斯坦也知道,一個理論是否正確,還必須有理論上的證明。得出了洛侖茲變換式後,愛因斯坦說:「我們現在來證明,對於靜系中以速度c傳播的光,在動系中也是以速度c(從動系中測量)傳播的——到目前為止,我們還沒有證明光速不變性原理和相對性原理是相容的。」(愛因斯坦《論運動物體的電動力學》)。
他是怎麼證明的呢?他是這樣證明的:在t』=t=0時,令一束球面波從兩個坐標系的共同原點處發出,他在S系裡以速度c傳播,如果(x,y,z)是該波到達的一個點,則有
x*x + y*y + z*z = c*c*t*t (球面方程r=ct)……(1)
根據洛侖茲變換式很容易能得到
x"*x" + y"*y" + z"*z" = c*c*t"*t"……(2)
因此,這就證明了上面兩條原理是相容的。
典型的循環論證,自己證明自己!這就好比一個犯人自己證明自己無罪一樣。也就好比令1+1=3,1+3=4得出1+1+4=7,最後又用1+1+4=7來證明1+1=3正確一樣。
典型的無知![一] 不管是伽利略變換式還是洛侖茲變換式,它們都只適用於一個運動在x、y、z 軸上的分運動與這個運動在x"、y"、z"軸上的分運動之間的變換,不能適用於這個運動從S繫到S』系之間整體上的變換。上例在S系中,一束光從原點到點(x,y,z),速度為c,運動方程為(1)式,這時就不允許用洛侖茲變換式在(1)(2)兩式之間進行變換。而愛因斯坦卻偏偏就能這麼干,從這裡可看出愛因斯坦對經典理論也是一知半解。[二] 有意或無意地偷換概念。各位看官請注意:相對論中有兩個x"=ct",等效原理中有一個,光速不變原理中有一個,它們的形式雖一樣,但意義卻不一樣。等效原理說的是兩個運動,即在S系和S』繫上各放一隻手電筒,兩個慣性系各自測得自己本系內的手電筒發出的光的速度是c;光速不變原理說的是一個運動,即一束光相對於S和S』系的速度都是c。洛侖茲變換式表達的是一個運動在兩個參照系內分別表現出的規律,所以上面愛因斯坦的證明最多只能證明光速不變原理,不能證明兩個原理是相容的。而愛因斯坦常常把這兩個x"=ct"混為一談,所以他才認為他那個證明能證明兩個原理相容。所以雖然愛因斯坦自稱洛侖茲變換式是他自己推導出來的,但他只是因為看到經典理論中有個伽利略變換式,他才模仿著在他的相對論中搞一個洛侖茲變換式出來,即所謂 的「人家有那樣,咱也有那樣」但他並不會用,所以才鬧出了用洛侖茲變換式從(1)式推導(2)式,並用洛侖茲變換式來證明兩個原理相容的笑話。這就好比一個好附庸風雅的老粗,看人家買電腦,他也跟著買一台裝點門面,但他卻用電腦放剩菜。在證明他的兩個假設都正確以後,他就毫不在乎地對它們作了一系列的擴展,終於湊成了《論運動物體的電動力學》(即狹義相對論)一文,大功告成!
好了,到這裡,我們一起在外面從整體上看看狹義相對論在推理上犯了什麼錯誤。1 力學相對性原理是從大量的機械運動的規律中總結出來的,它是經典力學的一個特點,而不是經典力學的基礎,它處在經典力學大廈的頂端,即使它錯了,也影響不到下面。而相對論卻把狹義相對性原理作為基礎,是先假設所有的運動都具備這個特點,再倒推出一套理論來,是典型的以偏概全不說,而且他倒推出來的那一套理論也不一定就是唯一的。2 最後對於洛侖茲變換式中係數的確定,是以假設(強令)c=c』,x=ct,x』=ct』來解決的,所以洛侖茲變換式就只能適用於光的運動,儘管這樣的適用也是不對的。可是愛因斯坦卻要讓它適用於所有的運動。
怎樣驗證狹義相對論的對錯呢?若用機械運動和光的運動來驗證它的基礎,目前還不好辦。因為機械運動本來就符合相對性原理,相對論的結果只與經典物理結果有微小差別,不好測量;而光速又太大,也不好測量出微小的差別。愛因斯坦正是欺負人類短時間內不好驗證它的真偽,所以他才敢狂侃猛吹,毫無顧忌。
可是他太得意忘形了,他萬萬沒想到我們還有聲音,還可以用聲音的運動來檢驗,因為聲音的運動在不同的慣性系內是不同的。當然,還有一個檢驗辦法,不過這個辦法不是我想到的,是愛因斯坦自己想到的,這正是他又炮製廣義相對論的原因。
三 廣義相對論的建立
就在愛因斯坦很得意地在全世界四處販賣他的相對論的時候,有一天,他忽然發現他的相對論完蛋了,徹底的完蛋了。那麼他究竟發現了什麼,把他嚇得那麼厲害?他發現,如果一個慣性系處在引力場中,另一個處在沒有引力的地方,或者引力不同的地方,那麼這兩個慣性系就不再等效了。因為一個人在沒有引力的那個慣性系中開槍,子彈會各向同速,而在引力場中的慣性系中開槍,子彈不會各向同速。例如在地面上開槍,向上的速度和向下的速度不同。
愛因斯坦發現了這個漏洞後,真是又驚又喜。驚的是這個漏洞該怎麼補;喜的是好在他是第一個發現的,如果是別人先發現的,他還有什麼臉面活在世上?既然別人都還沒發現這個漏洞,那麼在別人發現之前,如果自己能不露聲色地補上,那就是再高明不過的了。
可是怎麼補呢?愛因斯坦又開始面壁了。他想啊想啊,真是功夫不負有心人,有一天終於找到了一個辦法,連拍自己的腦袋罵自己:「我真笨,把引力場消除掉不就可以了嗎?」但怎樣消除呢?他又想啊想啊,終於又想到了:「用加速場不就能把引力場消除嗎?」
假如一架升降機作自由落體運動,此時升降機處於加速場中。如果此時其中的一個人向左右上下開槍,子彈必然各向同速。加速場完全乾凈地抵消了重力場的作用。好!太好了!不過此時慣性系就不存在了。可是,這個升降機原理看起來很完美,其實如果仔細一思考,就會發現它只適用於機械運動,只適用於能受到引力的物體,而對於光和聲音的運動就不適用。而要想適用於光的運動,也就是說,如果使在升降機里發射的光相對升降機各向同速,光就必須受到引力。所以,在廣義相對論中,愛因斯坦又認為光受到引力了,光又是彎曲,又是摺疊的,煞是有趣,而且空間也可以彎曲。當然這是後話。
可是,光受到引力後,運動狀態會不會發生改變,速度能否繼續恆定?當然這也都不是我們庸人能考慮清楚的,得靠愛因斯坦超強的大腦才行。還有,他把聲音的運動漏掉了,而聲音是不能受到引力作用的。
到這裡,大家就可以看清楚相對論中很多奇談怪論,例如質量的變化、空間的彎曲產生的原因了。我們都知道,筷子可以裝進飯盒裡,步槍可以裝進木箱里,不同的東西要用不同的東西裝。而要把步槍等一切東西都裝進飯盒裡,如果飯盒不變,步槍等東西就得縮小到像筷子一樣大小,或者還必須彎曲摺疊;如果步槍等東西不變,飯盒就必須變得很大。世界上物體的運動形式多種多樣,必須用不同的理論來解釋,在不同的參照系裡研究,而愛因斯坦卻要搞一個大統一的理論來解釋,在一個萬能的參照系裡研究,這就等於用一個不變的飯盒來盛放各種各樣的東西,那麼這些東西就必須發生各種各樣奇怪的變形。這就是相對論的本質。
有了升降機原理之後,只要在公式中加進去加速場的因子,這樣物理公式在不同的參照系內就又可以有相同的形式了。這時他又發現,把加速場的因子加進去之後,所有的參照系都是等效的,適用範圍更廣,再強調慣性系已經沒有意義了。「還是因禍得福呢!」愛因斯坦又「氓之嗤嗤」起來。
可是要把加速場的因子塞進去,那可實在太困難了。別的不說,單是當時的數學就已經不夠他用的了。沒辦法,只好到他的數學家朋友那裡專門量身訂做了一套。取貨的時候,他的朋友對他說:「全都是超時代設計,保你100年不落後。歡迎再來!」
有了專用的數學工具,愛因斯坦又開始熱火朝天地大幹起來。他要搶時間、爭速度,在別人發現那個漏洞之前把它補上,至於以後能得到什麼更荒唐的結論,他已經顧不了那麼多了,先圓滿再說。可是這一次遠比上一次複雜,所以他經過近十年的努力,才又一次大功告成。這裡要向各位看官道歉,關於廣義相對論我只能說這點皮毛,因為我從來都沒看過廣義相對論,即使看也肯定看不懂,況且我也根本不想看,因為我明知一個雞蛋是臭的,我為什麼還要硬捏著鼻子吃呢?編好之後,下面就要發表了。以什麼名義發表呢?能說是為了糾正狹義相對論的錯誤嗎?不能,那哪能呢,太丟人了。再說,他即使不怕丟人,就直說狹義相對論是錯的,那全世界被他騙了十幾年的人,豈不要找他要青春?即使不找他麻煩,那麼人們對廣義相對論的正確性就更懷疑了——你上一套都錯了,怎能保證這一套不錯?你讓我們上了一次當,還想讓我們上第二次,沒門!這樣,廣義相對論豈不要門前冷落鞍馬稀了?所以絕不能說是為了糾正狹義相對論的錯誤 ,必須另找一個借口。這個借口還是很好找的,他說:「其實,引力無處不在,真正的慣性系是不存在的……」「我很小的時候,就開始思考這樣一個問題:假設有一架理想升降機……」,這樣,就自然而然地引入了廣義相對論,人們絲毫看不出破綻。廣義相對論建立之後,那麼狹義相對論又擺在什麼位置呢?山人自有妙計,他說:「咳咳咳!同志們哪,我以前的那個相對論,就是狹義相對論,只能適用於沒有引力場的地方,用今天的話說,也就是只適用於平直的時空這一理想而又特殊的條件,所以它的實用價值不大,今後要少提它。」至於原因,不便奉告。眾人都說:「當然當然!」
到這時,愛因斯坦總算鬆了一口氣。可是就在他又得意地在全世界兜售他的廣義相對論的時候 ,有一天他又忽然想到:「假設有一架升降機裡面有一個人,同時做自由落體運動,而地面上有一個大磁礦,此時升降機同時受到重力和磁力的作用,而人只受到重力的作用,那麼此時加速場還能把重力場完全抵消嗎?這個參照系還與其它參照系等效嗎?」他又由磁力想到了電磁力,又想到了強相互作用和弱相互作用。最後他想到,假設一個系統處在電磁力場中,或者處在強相互作用場中或者弱相互作用場中,另一個處在沒有任何力場的空間內,那麼這兩個系統也是不等效的,而且用加速場理論也無法消除它們的作用。這下子廣義相對論也不廣義了,愛因斯坦連連驚出好幾身冷汗。怎麼辦?是不是又得再建立仨廣義相對論?不能,這不是開玩笑嗎,大統一的科學理論不是片警。那又怎麼辦?只有想辦法把四種力捏在一起,建立一個更廣義的超廣義相對論才行。愛因斯坦又來生意了!可是,即便捏在一起了,將來再發現一種、兩種、三種力怎麼辦?好在閻王爺對他這樣的胡做非為實在看不下去了,及早地把他收了回去,要是讓他真建立出超廣義相對論出來,那時恐怕我們每個人長四個腦袋,都安裝不下。
四 總結
機械運動和非機械運動是兩種不同性質的運動,只能分別研究,而不可以用相同的辦法研究,研究機械運動可以不在絕對參照系中研究,只在相對參照系中研究即可以,而研究非機械運動必須在絕對參照系中研究。愛因斯坦企圖搞個大統一理論來,用萬能的相對參照系來研究兩種運動,當然是錯誤的。都說相對論得到了實驗驗證,這是錯誤的說法,相對論至今從沒得到過嚴謹的實驗驗證。所謂的個別的驗證只是巧合。和探案一樣,驗證科學理論必須有證據鏈,僅僅個別孤證是不可以的。太陽東升西落現象可以驗證地心說嗎?當然可以。
【宇宙中應該先有光,還是應該先有光源和萬物?應該先有光,沒有光就不可能有光源和萬物,因為相對論公式中物體的質量、長度、速度,還有時間空間都與光速有關係,而沒有光就沒有光速,就沒有時間和空間,也沒有物體的質量、速度、大小,怎麼能有萬物?光不僅僅能給人類帶來溫暖和明亮,還是產生宇宙萬物的始祖,還能隨時改變任何物體的質量、速度、大小,還能隨時改變時空,還限定了速度的極限,厲害得很哪!
是物理公式應該符合宇宙萬物的存在、運動和變化規律,還是宇宙萬物的存在、運動和變化規律應該符合物理公式?宇宙萬物的存在、運動和變化應該符合物理公式。因為相對論的公式決定了宇宙萬物的存在、運動和變化。例如這些存在、運動和變化都和光速有關係。再例如物體的運動速度達到或超過光速,相對論的公式就沒有意義了,所以物體的運動速度不能達到和超過光速。相對論是唯物的?
任何時候都請大家千萬不要輕舉妄動,你知道你一舉一動的影響有多大嗎?只要你一動,哪怕只跨一步,宇宙萬物和你的相對速度都要發生變化,它們的質量、大小等都要變化。你跑步的時候,你和地球就有相對運動了,所以你和地球的質量都增加。哪怕是一片樹葉落地,一個空氣分子擾動,都會使整個宇宙萬物的質量、大小發生變化,哪怕這個物體在幾億光年之外。你看可怕不可怕?
愛因斯坦喜歡用螞蟻作比方,我也學學他。假設在海洋中有個隨水漂流的浮島,上面有個螞蟻王國。螞蟻王國的科學也很發達。以牛蟻為代表的一批物理學家建立了經典力學理論,大家都以為已很完美。後來又有一個叫麥克斯蟻的物理學家建立了統一的機械波理論,它預言聲音是機械波的一種,它還測出機械波在空氣中的速度是30萬公里/秒(這裡的「公里/秒」是螞蟻王國里的單位)。這個速度對螞蟻來說實在是太大了,簡直無法想像。當時有的螞蟻就認為,聲速只有在與空氣相對靜止的參照系中才恆定,在其它參照系中均不恆定。於是就有兩個螞蟻聯手用聲波干涉儀做了個叫賣蟻——摸蟻的實驗,想測出浮島相對於空氣的速度,但卻得到了個零蛋的結果。接著就有個叫愛蟻思蟻的螞蟻以聲速不變原理建立了它的相對論,並且他還斷言,任何速度都不能超過聲速。】
上面幾段是我剛學相對論時給它開的玩笑,現在寫出來給大家開開心,沒別的意思。
都看過《皇帝的新裝》吧。只有聰明的人才能看見皇帝漂亮的新裝,所以就有一大群人說自己懂相對論。現在這些人已經和相對論綁在一起了,一損俱損,一榮俱榮,他們要拚命維護相對論。都變老了,但是都看不到對方老的樣子
據我們物理老師講,這個要看是誰停下來了,如果A變為B的速度那麼A的時間沒有走(A是嬰兒),反之B是嬰兒
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