Re: [問卦] 愛因斯坦相對論大意是什麼?

作者: GentleJena (耶拿)   2016-12-19 19:32:53
相對論雖然看似難以理解
有許多抽像又違背常識的內容
但如果肯稍微將常識擺一邊
細細咀嚼科普書籍的內容
一般大眾應該不難理解
首先,相對論的內容多而龐雜
老愛本人也相隔十年才發表狹義和廣義
真要從當時的時空背景,從如何發展出相對論
到發表後的後續問題說明的話
整篇內容的篇幅都不大意了
總而言之,就讓我們隨興地開始吧
而後想到什麼就打什麼
理論是如何形成的就不談了,就談理論本身吧
狹義相對論建立在兩個基本公設之上
˙相對性原理
˙光速不變原理
相對性原理是說,如果你在一個什麼都沒有,黑漆媽嗚的宇宙中飄著
在這之中,只有你的好基友A,而你發現,你的好基友A等速離你越來越遠
(在此我們必須強調等速,因為加速度是廣義的事,而且答案會不太一樣)
這時你就會想:到底是基友A靜止,我在遠離,還是我是靜止的,基友A在遠離我?
如果你想用某些物理定律來測試,比如向上丟一顆球,或是吐口水什麼的
很抱歉,你無法區分你是靜止還是正在等速移動
所以你主張你是在靜止,基友A等速遠離你
以及基友A主張他是靜止,而你等速遠離他
這兩個答案都對,既然這兩個狀態都一樣
那麼就意味著物理定律在靜止時與等速運動時都是一樣的
光速不變原理就如同字面那樣簡單,至於怎麼來的那又是另外一個故事了
然而時間膨脹以及長度收縮是什麼
還有因為光速不變所以時空其實是相對的又是怎麼回事呢?
這裡開始抽象又超出常識之外了,所以先丟個國小程度的講解
如果能夠理解的話就可以去看一般的相對論科普文章了
一般科普文章鮮少碰到複雜的數學和推導過程
深怕一般大眾看到之後就馬上放棄不看了
不過我就是要挑戰這種深怕數學方程式的文組心理
讓我們來看看國小程度的講解吧
關於速率的公式,上過小學的人都知道 速率=距離/時間
然而,由於光速c是恆定的,所以我們就把速率這個項給鎖死
而距離,說白了不就是空間嗎?於是整個方程式就變成
光速(c)=空間/時間
小學的數學技巧都知道,要維持等式左邊的值不變
等式右邊的時間和空間就得要有變動才對
於是,時空不再是絕對的,而是可以變動的,隨著你的參考作標系而改變
撐過小學程度的解說了嗎?如果上述的方程式可以理解的話
恭喜你擁有愛因斯坦的智商了
接著讓我們來想像狹義相對論在一列火車上會發生什麼事吧
火車的車頭和車尾分別放著報紙和雜誌
你的基友A站在列車中央操控雷射發射器
當火車等速移動時,基友A同時向車頭和車尾發射雷射光
而你則站在月台上觀看這一切,這時你的主張應該是
車尾的雜誌先著火,而車頭的報紙則晚一些
但是你的基友A卻不這麼認為,由於相對性原理
火車的等速移動和靜止根本沒什麼兩樣
所以車頭的報紙應該和車尾的雜誌同時著火
打到這裡其實才只是一部分而已
去年因為廣義相對論100週年而有科普徵稿活動
而有一篇寫了愛因斯坦傳記的文章動作比我快而率先刊登
雖然中間因為物理學有一些突破而修修改改也有拿到稿費
但是刊登的卻是傳記類型真是讓人氣氣
作者: minejel (夢幻泡影)   2016-12-19 19:36:00
這邊是八卦版不是物理版
作者: interlude99 (interlude)   2016-12-19 19:49:00

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