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聊聊相對論。
2017/07/24 22:17:58瀏覽202|回應0|推薦0

聊聊相對論。有什麼想問的,我能回答就回答。以前小時候就很迷,應該叫什麼呢?時間跳躍時間什麼的?或者該說對相對論著迷嗎?可是看的書籍都只有講雙胞胎詭論之類的,沒有講解相對論本身。直到前幾年看了,愛因斯坦他的人生他的宇宙,這本傳記。裡面很詳實地講解了相對論,甚至量子力學也著力甚深。

愛因斯坦-他的人生 他的宇宙(請點我看介紹)

關於相對論,首先,我要講的是,相對論是物理的理論,並不是適用於任何場域,雖然古話說,寸有所長尺有所短,但用愛因斯坦的相對論來替自己想說的相對性這種見解背書,實是張冠李戴取巧無知的。愛因斯坦當初有想把這個理論命名為唯恆論,因為在這個理論中,光速在一介質中的速度是恆定的,不因為你朝光源移動或是背向光源移動,光速是恆定的。

講講簡單理解相對論的做法。我們國中有學過一個式子:v=S/t, v是速度, S是距離, t是時間。當我們朝光源移動時,距離縮短,光速不變,所以時間就會縮短,也就是時間變快了,就是根據上面的式子。當我們背向光源移動時,距離增加,光速不變,所以時間就會變長,也就是時間變慢了。

關於狹義相對論,是不考慮重力的理論,廣義相對論則包含了重力,或者該說重力場。狹義相對論有個著名的公式,E=mc^2。怎麼算出來的我不會。倒是可以講講雙胞胎詭論,如果有雙胞胎,其中一個搭上以光速飛行的太空船進行宇宙探險,當他回到地球時,是地球上的雙胞胎比較老還是太空船上的?以相對性來看,A不動且B以光速飛行,跟A以光速飛行且B不動,這兩個狀態其實是一樣的,只是參考坐標不同。那雙胞胎詭論怎麼解決呢?答案是地球上的雙胞胎比較老,太空船上的比較年輕,因為太空船以光速飛行到最後必須回頭回到地球,所以改變方向而有了加速度,在廣義相對論中,加速度等於是種重力場,而太空船上的雙胞胎比地球上的更加地靠近這個場,所以他的時間更受到這個場的影響,越靠近重力場他的時間就會更慢,所以太空船上的會更加年輕。

另外要強調一點,時間變慢變快,跟你實際上所能感受及運用的時間沒有關係,活一百年的還是一樣活一百年,並不會增加減少你所能利用的時間。就像搭高鐵還是火車,從台北到高雄還是一樣的距離,只是速度快或慢而已。

廣義相對論的計算更加複雜,愛因斯坦花了很大的心力去學他所需要的數學,然後結果的公式也很複雜,一大堆奇奇怪怪的符號而且落落長,有許多種表達方式,以下是其中一種。

關於廣義相對論,愛因斯坦剛開始的想法很有趣而且我們可以理解。當一個人在一個密閉空間,那他能判斷他是在一個重力為G的星球上,還是在一個加速度為G的太空艙嗎?愛因斯坦說,他是不能由感受上來判斷的。這就像在墜落的飛機上,我們跟飛機以同樣的速度G墜落時,我們在機艙裡相對來說是種無重力狀態。接下來的推論更是精彩,因為我們確認了在加速度狀態跟在重力狀態是一樣的情形,我們試著推想光線在加速度的太空艙行進的情形,光線是直的,在太空艙靜止的狀態會從一點A射向B,可在加速度的狀態會從一點A射向C,因為太空艙有加速度,所以光線會是彎曲,但由於光速極快,在一般的狀態下是無法看到彎曲的現象,又加速度與重力相等,所以重力也會使光彎曲。這是愛因斯坦的推論,後來經由在日蝕時的觀察,確認了,光的確是會彎曲的,因而證實了廣義相對論。

另外在霍金寫的時間簡史系列,提到加速度等同重力場會產生一個困境,以地球來說,在南極感受到加速度,在北極也感受到加速度,那地球不就越來越大越來越長了嗎!愛因斯坦為了解決這個問題,提出,我忘記叫啥,時空扭曲還是什麼的,如此加速度才可以完全等同於重力場。

( 創作散文 )
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引用
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