相對論離不開數學。但相對論的許多結果都與日常經驗相矛盾。
下面我列出這個理論最有趣的反直覺含義。但你要明白,當我說它們是違背常識的時候,並不是說它們不是真實的。
我們的「常識」不適用於相對論,因為它是以我們日常經驗為基礎的。但是,在生活中,我們從來沒有遇到過相對論所帶來的影響。因此,「常識」所提出的結論通常是錯誤的。
數學是邏輯的精髓。從相對論那裡得出的所有結論都是以數學為基礎的,並且是絕對符合邏輯的。此外,所有這些研究都得到了實驗的證實。那就讓我們開始吧。
1.時間是相對的
時間是相對的,這意味著時間取決於參照系。假設我們有一個固定參考系的時鐘。在同一個時鐘的前提下,讓第二個觀察者以接近光速的速度移動。經過一段時間,如果來檢查時鐘,那麼就會發現旅行者手錶上的時間減少了。
2.長度是相對的
在一個固定的參照系中,假設我們有一根1米長的棍子。在太空飛行器的參考系中,如果使太空飛行器能夠以接近光速的速度運行,那麼同樣的棍子,其長度將變得更短。這不是一種視覺錯覺,而是一種物理效應。
3.速度問題
任何熟悉經典力學的人都很容易地回答這個問題,例如,為了了解兩列火車的相對速度,它們的速度應該可以摺疊起來。但是,當物體的運動速度接近光速時,那這樣的簡單速度相加就起不了作用了。
相反,它是一個特殊的相對論速度加法公式,其實這個公式對於低速也是成立的,只是說,隨著速度的增加,相對論公式和經典公式的結果才開始具有差異化。
4.光速與參考系無關
不管我們是接近光源還是遠離光源,光的速度都是恆定的。同樣地,如果一個光源靠近我們或遠離我們而去,那麼這決不會影響它發出光的速度。光源的運動可以通過發射光的波長偏移來觀察,例如,如果物體靠近我們,則光譜將移到藍色和紅色區域。
5.事件的順序和同時性是相對的
事件的同時性和順序也可能是各種解釋的主題。例如,從我們的觀點來看,事件A發生在事件B之前,對於觀察者來說,總會有一個移動的參考系統,在這個系統中,事件的順序將是不同的。
結論
綜上所述,我想再次指出,相對論與我們的日常經驗以及基於這種經驗的「常識」是相互矛盾的,儘管如此,但這一事實並不能表明相對論是不正確的。
事實上,相對論在理論上早就得到了理論驗證和實驗驗證。換句話說,從相對論得出的所有結論都被我們的觀察所證實了。
這種明顯的矛盾之所以會出現,是因為我們的常識一直以「前相對性效應」打交道,也就是說,我們根本就沒有經歷過這樣的速度。因此,我們的常識給出了錯誤的預測,即:相對論效應開始起作用了。
換句話說,利用相對論公式去預測一件事情時,而常識則預測的是另一件事,不是同一件事。總之,我認為,我們應該相信公式。