通俗的解釋什麼叫「狹義相對論」

2020-12-09 科學爆發戶

親愛的看官,如果你從不知道狹義相對論,那麼請給你的大腦系好安全帶,因為哥要帶你的大腦飛一把了。如果你知道狹義相對論,如果有什麼觀點,歡迎討論。

不說公式,也不說複雜的數學,先問你們一個看似腦殘的問題:你拿著一個時鐘,那麼無論你是站著還是以跑著,這個時鐘的運行速度都是一樣快,對嗎?

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在原地站在地面上的人看來,跑動著的你手裡的時鐘,走字的速度變慢了。

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註:在低速運動狀態下,這種變化微乎其微,而若你的跑動速度,越接近光速,時鐘變慢的效果會越明顯。

這就是狹義相對論中的時間膨脹效應。

註:狹義相對論中,相對於慣性系統移動的時鐘會走得較慢。

先別急著反駁,這麼奇怪的理論,擱誰都不願意相信,小編我以前也不信。但為啥現在人們會認同這種詭異的理論呢?

因為實驗是不會說謊的,科學家們曾在超音速飛機上裝非常精確的時鐘,在飛行結束後,他們發現時鐘整整慢了一秒鐘。在1940年、1959年、1972年的多次經典實驗,一再證實了這種速度,使時間變慢的效應的存在。

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試想一下,如此有趣的時間膨脹效應會造成什麼現象呢?

再舉個慄子:咱們再拿著鍾跑,這次跑快點,如果咱們以光速的距離繞地球跑步。在咱們看來,哪怕繞地球跑個幾千圈,地球上的所有的人和事也幾乎是靜止不動的。手裡的始終一秒仍然是一秒,不會快也不會慢,但此時你手裡的表已經和地球上的表時間不同了。

下面這個例子是比較著名的雙生子佯謬

雙生子佯謬

假如有一對雙胞胎兄弟,哥哥和弟弟今年都是30歲,哥哥是一名太空人,弟弟是一名報社的記者。

哥哥接到一項非常重要的航空任務,要去鄰近的一個恆星去考察,這個恆星距離地球有九十六萬億千米。大約需要十光年的距離,哥哥的宇宙飛船以接近光速95%的速度運行。以此推算,從地球上出發,到返回地球需要22年左右的時間。這段時間裡,記者弟弟結了婚,生了兩個孩子,模樣也變得蒼老了。

但在這段時間裡,對於哥哥來說,卻是另外一種不一樣的情景。當宇宙飛船以接近光速的速度,穿梭於星際太空時。宇宙飛船內的鐘表悄悄地為他放慢了腳步,並不是錶停了或者是壞掉了,而是時間本身為飛船和飛船上的成員放慢了節奏。對於宇宙飛船裡哥哥來說,這仿佛一切都沒有什麼變化,一秒鐘還是一秒鐘,一小時也從來沒有多或者少一分鐘。但在哥哥離開地球出發之時,宇宙飛船上的時間已經和地球不一樣了。

當任務完成之後,宇宙飛船進入太陽系的時候,宇宙飛船裡的時鐘顯示,此次任務一共用了十年的時間。兄弟倆都知道時間會變慢的效應發生,但兄弟倆再次重逢時,還是避免不了震驚。哥哥已是40歲的中年男人,而弟弟已經52歲。雙胞胎也不再是雙胞胎,弟弟現在也不再年輕。而對於哥哥來說,他相當於用了十年的時間,來到了12年後的未來。

這就是來自阿爾伯特·愛因斯坦的狹義相對論,該理論可以引發眾多思考,比如時光旅行,穿越,四維空間等等。我們可以大膽的想像一下,如果速度超過光速,或者比光速還要快千倍萬倍會發生什麼?

星際穿越

最後小編推薦一部豆瓣評分達9.1分的科幻電影。這部電影中的父親,經過時空旅行回來後,女兒已經白髮蒼蒼,而父親卻正值壯年。看過這部電影的老鐵都應該猜到了,片名叫做《星際穿越》。

相關焦點

  • 通俗的解釋愛因斯坦相對論到底說的是什麼?
    相對論包含兩個不同的元素:廣義相對論和狹義相對論。狹義相對論首先被介紹,後來被認為狹義相對論是更全面的廣義相對論的特例。廣義相對論是阿爾伯特·愛因斯坦在1907年至1915年間發展起來的一種引力理論,1915年之後,許多人為驗證廣義相對論做出了貢獻。
  • 狹義相對論和廣義相對論的區別是什麼?
    要了解狹義相對論和廣義相對論的區別,我們首先要搞清楚,這兩個理論大概說了什麼?狹義相對論我們先從狹義相對論說起,其實狹義相對論解決了一個物理學的重大矛盾。在愛因斯坦之前,最成功的兩個理論分別是牛頓提出的牛頓力學和麥克斯韋提出麥克斯韋方程。
  • 狹義相對論到底是什麼意思,給大家一個具體的解釋,幾分鐘就明白
    所以了解狹義相對論是了解,我們現在這個世界科學技術的一個最主要的知識,因此美女小倩給大家一個具體的解釋一下,但是因為個人的知識水平有限,如果大家覺得美女小倩的解釋有偏差,希望能夠批評指正。但是如果還有另外一個人的話,那麼在他的眼中,兩個人都能夠同時呈現他們的樣子,當然他們的樣子是一個快一個慢,那麼如果根據這個情況的話,光的速度就會有不同,這是我們對於正常事物的一個理解,可是狹義相對論有新的解釋。
  • 怎樣理解狹義相對論——狹義相對論簡析
    狹義相對論主要是解決麥可遜-莫雷實驗中得到的光速各向不變的結果裡的速度疊加矛盾的。然而邁克耳遜莫雷實驗證明,兩束互相垂直的光的速度完全一致,這用傳統的理論就無法解釋了。 空間簡化為一維的二維時空坐標由於時間和空間上的洛倫茲變換預示了光速是宇宙中的極限速度,所以當諸如火箭上發射火箭這樣的速度疊加不能再用經典理論裡的速度疊加,而要用狹義相對論的速度疊加
  • 愛因斯坦狹義相對論中最重要的悖論埃倫費斯特悖論
    埃倫費斯特悖論是埃倫費斯特針對狹義相對論提出的一個思維實驗。為了解決悖論,你會發現狹義相對論真的是不夠用了,必須要引入廣義相對論的基本假設才能解釋。這個悖論也大大啟發了愛因斯坦去思考廣義相對論的問題。1. 埃倫費斯特悖論1.1 圓的周長首先來複習一下最基本的幾何知識。
  • 《狹義與廣義相對論淺說》
    《狹義與廣義相對論淺說》是愛因斯坦親自為中等知識水平的讀者撰寫的相對論普及性著作。作者以最簡單、最明了的方式介紹了相對論的主要概念,並大體按照相對論實際創生的次序和聯繫來敘述,具有較高的可讀性。
  • 什麼是狹義和廣義相對論,在現實生活中的意義,與萬有引力的博弈
    什麼是廣義相對論呢,廣義相對論:主要是指空間扭曲,當一個很大的質量的物體可使空間凹陷。太陽周圍的空間在太陽還沒有來之前是一個很平的平面,因為太陽的質量較大使得原本很平的空間,出現了凹陷,而八大行星就是因為凹陷「滾落」下來的。
  • 通過「狹義相對論」剖析所謂「絕對真理」到底是什麼?
    前面我通過10多篇文章詳細介紹了狹義相對論的起源、誕生過程、內涵以及意義,其中對愛因斯坦用理性戰勝直覺的偉大創舉表示了高度的評價,但是有很多反相對論的網友卻認為「狹義相對論」未必正確,為啥會覺得這麼一個物理理論是不正確的呢?其主要原因就是這些網友壓根不懂狹義相對論。
  • 狹義相對論才能解釋因果論,先有結果再有原因的世界會是什麼樣子
    愛因斯坦今天和大家來聊聊神奇的狹義相對論,狹義相對論很複雜,核心呢,就叫做光速不變原理。光相對於你的速度是永遠不變的,不會因為參照系的改變而改變。那唯一的解釋就只能是光速是不變的,只有這樣,因果定律才不會被打敗。有了光速不變原理以後,狹義相對論就推出了如下有趣的結論,比如說,一把尺子運動的速度越快,它就會變得越短;一個瘦子如果運動的越快,它的體重就會越重;一個人如果運動的速度越快,他就會變得越年輕,因為他時間流逝的速度就會變慢。
  • 相對論中:時間在狹義和廣義的概念下有什麼不同?
    其實難懂是因為大家只針對相對論的結論去思考。如果大家能看看狹義相對論的原理還有一些推導過程,會發現並沒有那麼難以理解,一切都結論都是那麼水到渠成。狹義相對論兩大原理光速不變原理(實際叫作光速不疊加更好)狹義相對性原理(後來的廣義相對論,直接推廣為相對性原理)
  • 相對論沒有用?告訴你,相對論的應用就在我們身邊
    阿爾伯特·愛因斯坦說起愛因斯坦和他的相對論,可謂無人不知無人不曉。可是,相對論到底講了些什麼,恐怕有的朋友就不清楚了。首先來幾個名詞解釋,看不懂沒關係,後面有通俗的說法。狹義相對論:關於不存在引力的時空的理論廣義相對論:關於存在引力的時空的理論,如地球附近的時空固有時:某一物體自身經歷的時間,稱為其固有時。該物體隨身攜帶的鐘所計的時間等於就固有時。相對論告訴我們,時間不是絕對的,對於每個物體都是不同的,所以需要區分不同物體的固有時。通俗來說,相對論描述的是時空和引力。
  • 「探索」漫談光錐之內是命運的狹義相對論
    在很多超前的理論裡面,有個玄乎其玄的理論,就是我們的愛因斯坦爺爺提出的狹義相對論。很多人都聽過「狹義相對論」這五個字,但鮮有人知道到底什麼是「狹義相對論」。說起這個,還得提一下那個被紅蘋果砸「壞了」腦袋的大帥哥——牛頓。
  • 相對主義與絕對主義的鬥爭——狹義相對論,為何如此讓人困惑?
    但相對而言,這本科普書無論多麼著名,它的知名度是遠遠不能與愛因斯坦的狹義相對論和廣義相對論相提並論的。在這之前的1915年,愛因斯坦提出了廣義相對論,再往前的1905年,愛因斯坦提出了狹義相對論,正是因為這兩個相對論導致愛因斯坦的名聲享譽全球,科學界也將這兩個年份公認為是愛因斯坦的「奇蹟年」。
  • 通俗易懂講解愛因斯坦狹義相對論,看完對世界的理解提升N個檔次
    相比起艱澀難懂的廣義相對論,愛因斯坦在 1905 年提出的狹義相對論其實並沒有像我們想像的艱深,那麼狹義相對論究竟講的是什麼呢?今天我就用通俗易懂的方式帶大家了解一下!於是拋棄靜止參考系以太,1905年愛因斯坦發表的題為《論動體的電動力學》一文中以光速不變原理和狹義相對性原理為基本假設的基礎上建立了一種區別於牛頓時空觀的新的平直時空理論。這就是我們熟知的大名鼎鼎的狹義相對論。
  • 愛因斯坦狹義相對論中最著名最具挑戰的雙生子悖論
    按照狹義相對論,運動的物體時間過得更慢,所以從地球上來看,顯然是高速運動的哥哥時間過得更慢,那麼等哥哥回到地球的時候,哥哥應該比弟弟更年輕。所謂悖論,就是命題中隱含著兩個對立的結論。1. 什麼是雙生子悖論?
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    上一期中,我們討論了狹義相對論對同時性的破壞,也就是你認為同時發生的事情,換一個參考系來看,未必是同時發生。而且大家都是對的,沒有誰是所謂標準權威答案。有不少朋友認為,這個拋小球的實驗,並不能說明同時性被破壞,只是一種光速延時造成的視覺上的錯覺。
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    在現代物理學裡,狄拉克方程是一個無法忽視的存在,因為它開闢了一個新的領域,叫相對論性量子力學,是量子力學與狹義相對論的第一次融合,狄拉克方程還預言了反物質的存在,促進了粒子物理、高能物理的發展,並且為電磁理論發展到量子電動力學做出了重要的貢獻。還為建立量子場論奠定了基礎。可以說是物理學中無法忽視的一個公式。
  • 學術論文:論狹義相對論存在的缺陷之英語翻譯稿
    論狹義相對論存在的缺陷On the Defects of Special Relativity摘要:現在,我們有充分的事實和理由認為,狹義相對論存在缺陷。如果真是這樣的話,狹義相對論將面臨被否定的命運。
  • 愛因斯坦一生的成就,26歲發表狹義相對論,3歲多還不會講話!
    20世紀最偉大的科學家愛因斯坦於1879年出生,愛因斯坦小時候並不活潑,三歲了還不會講話,9歲講話還不是很流暢 1900年(21歲)在蘇黎世聯邦理工學院畢業 1905年(26歲),愛因斯坦創造了奇蹟,三月到九月這半年中,他發表了六篇論文,在三個領域做出了四個具有劃時代意義的貢獻,最重要的四篇論文是 《關於光量子說》《分子大小測定法》《布朗運動理論》和《狹義相對論
  • 什麼是相對論?愛因斯坦到底破解了什麼秘密?
    在愛因斯坦生前,他就因創造了相對論而家喻戶曉。他所到之處,全世界都颳起了「愛因斯坦旋風」。但是當時的民眾對什麼是相對論並不了解。甚至是一些學術人員也是霧裡看花。有一次,愛因斯坦被邀請到加州大學演講,下面坐了一圈他的粉絲,都是大學生。大學生們就問愛因斯坦,據說相對論非常的晦澀難懂,您能不能簡單地描述一下它到底是什麼意思?