首页 爱因斯坦的时空是否意味着咱们同处一地,或许处于不同时空之中?

爱因斯坦的时空是否意味着咱们同处一地,或许处于不同时空之中?

叨叨两句,想看干货直接下一段。所谓成也风云,败也风云,爱因斯坦根据伽利略相对性原理推导出来新的相对论,反过来又证明了伽利略的相对性原理有问题。我国是情面社会,有时分没必要非要着重非黑即白。伽利略是开山…

叨叨两句,想看干货直接下一段。所谓成也风云,败也风云,爱因斯坦根据伽利略相对性原理推导出来新的相对论,反过来又证明了伽利略的相对性原理有问题。我国是情面社会,有时分没必要非要着重非黑即白。伽利略是开山鼻祖,试验派科学的创始人,咱们没有伽利略的相对论,爱因斯坦的《狭义相对论》就少一条基本原理。应该说《相对论》是相对性原理的一种延伸或扩展,伽利略的相对性原理依然适用于微观低速状况,恰恰咱们日子在地球上,日常日子离光速过分悠远,伽利略相对性原理足矣。

从文明的视点动身,科学关于大多数人原本便是“无用”的,主要是用来辅导技能,而技能才是面临群众的。1905年《狭义相对论》宣布的时分,国际还处于清朝晚期,现在的9年责任讲义仍是以伽利略与牛顿的经典物理为主,可见相对性原理是不能放弃的。而100多年前的理论,关于如今的大部分人来仍是难以了解的,就像牛顿力学也是阅历了几百年的沧桑剧变才渐渐遍及,或许300年后,咱们发现爱因斯坦的理论或许还需求批改。

言归正传,下面咱们聊聊300年前的“相对论”,简略说说和爱因斯坦相对“差”在哪。

比爱因斯坦早300年的相对论

科学源于古希腊哲学,柏拉图式爱情中所说的柏拉图便是古希腊哲学家,他有个很超卓的学生,这人是亚历山大大帝的教师——亚里士多德。哲学家亚里士多德拍脑门以为物体越重,下落的速度越快,比方同一高度落下,一个橘子和一块砖头,砖头先着地。

西方公民就这么浑浑噩噩的过了将近1800年,直到一个叫伽利略的走上斜塔,一起松手一大一小,两个小球,一起落地,终结了这个愚笨的思维。这也预示着科学正在从家里苦思冥想的哲学走出来,成了“用事实说话”的试验派。

小剧场

有的时分总着手太累了,也要打个盹。有一天,打盹时,他梦见自己在一艘船上,这艘船开的飞快,好在很稳,没有任何波动,梦中忽然呈现了亚里士多德的面孔把他惊醒了,因为还没有彻底清醒,他就喊着“快来人啊,我要下船”。

下人答复到:“大人,咱们不在船上呀”。

他答复到:“是不是船开太稳了,你们忘掉自己在船上了?”

下人答复:“大人,咱们真不在船上。”

伽利略登时灵光一现:“亚里士多德真旺我呀,梦里都给我送分来了。”

伽利略彻悟的工作很简略,咱们一个人在一个彻底关闭、没有窗户的房间中,他无法分辩自己是在匀速行进的船上,仍是在静寂在地上的房间中。

即便他的拿手好戏扔球也失效了,比方说往上空中直上直下扔小球,小球会掉回你的手中,动船和静寂的房间会产生相同的工作。

或许假定船速是10m/s,在房间中以20m/s的初速度扔出去一个小球,小球相关于船这个匀速直线运动的坐标系老说,速度仍是20m/s。咱们是在静寂的操场上,20m/s扔出,相关于地上这个静寂得坐标系,小球的速度也是20m/s,怎样扔都没用。

这个问题其实没有多么杂乱,考虑一下咱们天天在地球上,地球公转速度每秒约30公里,因为公转轨迹太大,地球每秒间的间隔简直为直线,这不就十分挨近匀速直线运动。我在地球上相同感触不到地球在动,咱们在地球上以10m/s奔驰,但咱们的速度并非每秒。除非昂首看看地球之外的国际,发现太阳、月亮、星星在动。

或许外面有人独爱咱们,例如以静寂在岸边的观察者为坐标系S,上面的像前抛球问题,在S看来小球的为船速20+球速10=30m/s,直上直下抛球在S看来,除了又直线上的速度,还有船赋予小球水平方向上的速度,即小球走的是斜线。

因而伽利略确定咱们不跳出自己的坐标系往外看,你单凭试验无法区别运动和静寂。匀速直线运动和静寂没有本质区别,速度都是相对的。这个便是最早的相对论,叫“伽利略的相对论”。

这个相对论的呈现让各路科学家顶礼膜拜,它赋予了人类一种信仰,不论你的速度有多快,你的坐标系都不特别,因而它还有个奶名,“不特别论”,可是它却被光速特别对待了。

爱因斯坦的相对论与相对性原理

光速不变原理源于麦克斯韦方程上钩算出来的光速为常数,而且在寻觅光速的参照物时失利了,而且寻觅以太的迈克尔逊莫雷试验反而证明了以太不存在,因而光速成了肯定。

图:迈克逊莫雷试验

由此爱因斯坦把伽利略的相对性原理包含的力学规模扩展到了全部,换句话说爱因斯坦以为抛球之类的太OUT,无论是用光,仍是任何你能所能到的办法,你都无法证明自己是静寂仍是在匀速直线运动,这便是《狭义相对论》第一条假定,第二条便是光速不变原理。

图:爱因斯坦说我广义相对论都玩上火箭了,你的小舟LOW爆了

推导进程不赘述,简略说下理念,牛顿伽利略以为咱们共用肯定时刻,肯定空间,也便是肯定时空观。爱因斯坦根据两条假定的理论是时刻和空间是不可分割的,时刻推导出来是相对的。浅显来说,咱们咱们同处于一个操场上,你静寂,我在操场上高速跑,那么咱俩就处于不同的时空之中,我的时空时刻流速要比你的慢,比方我跑一圈我自己计时花了1秒,你在旁边计时,计时器显现的是1分钟,说一个不太恰当的比方就像咱们处于不同的国际之中。

伽利略的速度改换便是简略的速度加减,比方小明和小红速度分别为u和v',他俩反向跑,相对速度便是u+v'。而狭义相对论需求先把不一起空中的速度换算成同一时空中的速度才干进行比较,下面为狭义相对论中的改换公式。

因为光速C很大,咱们是咱们日常日子中的速度代入进入,uv'/c^2无限挨近于0,因而最终的成果仍是u+v',又回到了伽利略改换之中。

咱们这个你能了解,你能够看一下,下面这个γ的公式。它叫洛伦兹因子,便于了解也能够称之为批改因子,或许时空改换因子。

你会发现《狭义相对论》中的很多公式,实际上描绘的是两个不一起空的换算,而换算的办法便是乘上一个改换因子。

这么了解的话,狭义相对论并没有什么难的,而且把咱们日常日子中的速度带入进去因子都约为1,所以m=m0,L=L0,t=t0。你看又回到了咱们所认知的国际之中,伽利略核算即可,换句话说微观低速状况,咱们的时空是无比挨近的,因而不会产生我坐了下高铁就穿越到未来的工作。

最终回到主题

伽利略错了吗?牛顿错了吗?文艺复兴不走,他们带领科学走出宗教与哲学,电磁学麦克斯韦没有一致,以其时的科学与科技水平,光速难以企及,而爱因斯坦是站在伟人的膀子上,其间也包含了伽利略,而且麦克斯韦光速稳定在前,迈克逊莫雷试验在后,而以上你看到的一切公式皆由洛伦兹推导出来的,爱因斯坦在于胆略与物理直觉,勇于打寒酸的结构,树立一套新的系统。这就像是乔布斯,手机没有任何一部分是苹果发明的,可是整合起来的是苹果的。

伽利略说:咱们是同一时空的人,爱因斯坦说:咱们处于不同的时空之中,仅此而已。

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