如要介绍宇宙起源,无不引出相对论。——前言
1905年被称之为奇迹之年,那时的岁月总是充斥着民主独立,以及侵略战争。错综复杂之下,处在瑞士专利局的年轻少年相继发表5篇论文。当时的专利官员分为三等,而这个青年就是最低等的三级专利员。
专利员的工作是审核当时电气时代背景下各种新的发明和专利。出身在一个犹太人家庭入了瑞士国籍毕业于苏黎世联邦理工学院的他找到的第一份工作。除了每天的大量新专利的审核外,他也在思考。
毕竟他的爱好就是思考,也就是头脑思维实验。谁小时候没事拿到一个指南针玩半天,对吧!
他想,牛顿的经典力学伽利略的经典总结,总是出现一点瑕疵,是公式的不完美还是自己的计算出错了呢?
(枯燥中ing)前者的麦克斯韦和赫兹计算测量出的光速=电磁波速,为299720km/s,大家可以有兴趣了解MM实验(迈克尔逊莫雷)。
要引出狭义相对论之前,可先举个力学经典栗子(例子):(进入人物中ing)
假设牛顿的缩小版的两个学生小红小明,站在一个满水桶的桶边上,牛顿用绳子提着水桶,不妨想象两学生眼中是:“自己站在一个圆形湖的湖边,正看着水面波光粼粼,湖水清澈幽底”,这时牛顿叫住了他们彳亍的表情,说道:“接线来你们俩要观察这个圆湖发生的变化”,学生一直回答“ok”。
牛顿将提着的水桶逆时针转了起来问道:“你们看到了什么”,小明说道:“湖水突然顺时针转动了起来”,小红说道:“并且越来越快然后又逐渐变慢”。小明说道:“最后湖水匀速逆时针转着”,小红尖叫的补充道:“水面中心凹陷下去了”。
牛顿欣慰的说道:“非常正确,这是因为你们选的参考系为桶边沿,当桶转动时,水有惯性,所以看到桶动水不动,当摩擦阻力冲量随时间的增加,水跟上了桶的速度,慢慢转了起来,又因为离心力水中间凹陷下去……”。
爱因斯坦看了看烦人的稿纸扑的满桌都是,随手放下墨水笔转身拿起烟斗熟练的点着了火,窗外的蒸汽汽车的烟轮映衬着一圈圈从嘴角吐出的烟云,夕阳再次若曦,不知爱因斯坦的大脑是否有了灵感的沉沦。
爱因斯坦总是在吸烟卷时蹦出灵感,他的设想从两个原则出发 1,光速不变。2,同参考系物理规律相同。
头脑思维又来了,这次加点简单计算,相信大家肯定能读懂。霍金说过,书本里加入公式会吓跑一半读者,我却不以为然。
一个车上载着两片处于平行的平面镜(都平行于路面),中间有一束光子来回反射,车辆现在静止,从车外看到这个光子速度为光速C,路径为竖直线,当车启动以V匀速行驶,则光子在横向有了速度V,竖直有速度C,车里人看到的没有变化,而车外看到光子路径是以斜线上下(锯齿状)。
车外人看到的斜线路径是多少呢?比原来的直线长了一点,用勾股定理斜向路径等于正交垂直路径的平方和,设车里人看到光子从上到下路径ab用时t1,车外人看到斜向下路径ac用时t,车在t时间走了bc,ab2+bc2=ac2(2为平方),带入为(t1c)2+(tv)2=(tc)2,化简得t1=(t/根号下1-(v^2/c^2))。
可以看出速度越接近c,v^2/c^2就接近于1,1-(v^2/c^2就趋向于0,t1会无穷大,时间就会膨胀,这里时间不是变慢,而是在于车外感到车内人物的动作变慢,车内人感到自己没有变化,这就是同一参考系下的物理规律相同,只是你感到时间还是正常流逝。
看到这里还是,是不是脑子有一点杂乱。在《星际穿越》中就有这样的情景,父亲坐着星际飞船以近于光速飞行,回到地球自己还是年轻的模样感觉没过多少时间,但女儿已经白发苍老卧床。这就是两者的时间流逝速度不一样(但对时间的感觉是一样的),这就是速度引起的物理钟慢效应。
时间就是这样的不无规律,直直的流逝永不回头。他或许还有很多冰角等待着人们去探索。
莎士比亚说过“抛弃时间的人,时间也会抛弃他”,也是,似水流年,钟慢不缓,笔尖只剩残缺的回忆,物理支配下,回不去的年少时光,用什么祭奠逝去的青春?我们都还是我们,只是都回不去那个单纯的年纪。
一万年太久,只争朝夕。