這次小楓給大家帶來的仍然是《時間的形狀》,主角嘛,當然是愛因斯坦,想不想知道平時說的時間變慢、時間靜止是怎麼一回事?為什麼《三體》裡一個小小的粒子就能 射炸 三體星球?我們就一起往下看吧~
在頭腦風暴前,我們先給個結論:光速不變定理,即光速相對於任何參考系的速度是不變的。你可能會說:什麼?那我乘個飛船,在飛船上雷射燈一照,那光速不是輕輕鬆鬆超過c嗎?別急別急,就讓帥哥愛因斯坦與你一起思考(當時愛因斯坦才26歲,妥妥帥哥一枚)
愛因斯坦想:如果我在以速度V的車上射速度U的箭,那箭的速度不就是V+U嗎,到光這裡為什麼不適用了呢?等等!相對於光速,我們身邊的任何速度都太慢了,為什麼我們要一廂情願地吧低速世界的結論放到高速世界呢,對,果斷地放棄舊觀念!
01同時性的相對性
看這張圖,設定為:A、B兩點有鏡子,你必須通過鏡子看閃電傳來的光,且閃電同時擊打在A、B兩點,擊打的同時你在中點。好了,如果你在鐵路旁,那麼你能同時看到鏡子傳來的閃光,但如果你在車上,當閃電同時落在A、B兩點時,你在中點,但閃電還沒傳過來,又前進一小段距離後,你才看見,也就是說,其實你看A、B兩點的光已經有先後順序了,說明「同時」也是相對的。你發現,本來如果在路旁就是同時發生的事情,到車裡就有先後了(看到光),這不就說明,不指名參考系,說一件事情是同時發生就沒有意義了,這更加說明時間本身就不是絕對的,具有同時性的相對性。有點懵?沒關係,接下來你馬上就會清楚地理解平時說的時間變慢靜止是怎麼一回事。
02時間會膨脹,空間會收縮?
這是個光子鍾(好像有點簡陋),假設其中有個光子,在鏡子中來回振動,10億次為1秒,如果放在地面上的話,很正常,不過把你和鐘關在宇宙飛船裡,那就很不一樣了……
看,當地面上光子鐘的光子來回倒騰時,飛船從A飛到了B,我在地面上看,你的鐘走了斜線,說明什麼?當然是光子走的路線長了唄,我的光子來回一次的時候,你的光子還沒完成一個來回,我的倒騰10億次,你的可能只倒騰了5億次。也就是說,你在飛船上的時間過得比我慢!喔,是不是很震驚,果然時間是相對的(果然這樣解釋起來簡單),根本沒有絕對統一的時間流逝一說!空間就不舉例了,小楓獻上三個公式(肯定不會推導啦,我又不會~)
第一個就是時間膨脹,第二個是空間收縮,第三個嘛,你記不記得開頭說飛船上開雷射燈,光速超不過c?這就是愛因斯坦推導的速度合成公式(所以低速基本沒影響,高速的話即使u、v代入接近c的速度的最終也超不過光速)
03一顆小粒子,炸掉一顆星
就是這公式,想想如果一個物體速度達到光速,質量不就趨近於無窮大嗎,再乘上光速,想想就可怕,啪!
三體星球就這樣沒了……
這個公式再加上動能公式(很複雜的計算後),就得到了人人皆知的E=1/2mc^2!,人們總說愛因斯坦是偉大的核物理學家,其實造原子彈真沒他什麼事,他就沒參與,就算沒這個公式,也照樣能造出來,只不過公式驗證了原子彈的驚人威力,嘿嘿。
下一期小楓將繼續與你探索相對論的神奇之處,不可思議的故事和風景,如果感興趣的話,就關注一下吧~