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第400章 元霄讲相对论(一)
作者:明镜不止水      更新:2022-05-15 08:28      字数:4904
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    假设光的速度是恒定的,那么整个物理学的世界,会变成什么样子。

    这个问题抛出来,除了学生们交头接耳之外,在场的物理学家们也是皱起了眉头。

    这个假设,违背了牛顿力学的绝对空间以及静止参考系的观点。

    看看元霄怎么自圆其说。

    元霄很满意,他有留意到系统的傲世指数不断增加。

    为了尊重原发现者, 元霄还是决定将理论称之为爱因斯坦的相对论。

    “现在我们有了个认为是正确的假设,”元霄播放着PPT,“那就是光的传播不需要介质,而且速度恒定。

    在这个前提下,我们很快会发现,观察者不论处在怎样的运动状态, 看到的光速都是一样的。

    如此一来, 对于两個地点发生的事件的同时性,将会产生分歧。”

    这段话有点烧脑,元霄知道大部分的人都听不懂,他展示出画面,开始举例说明。

    比如一艘宇宙飞船,正在以极高的速度进行匀速直线飞行。

    在飞船里面的人,做以下的实验。

    首先在飞船的头部和尾部的同等高度,各自安装一个光子探测器。

    一旦有光子到达,探测器立即就会点亮提醒。

    接下来,在两个探测器正中间的位置,放一个光子发射器。

    然后操作光子发射器,分别向飞船的头部和尾部,同时发出光子。

    其结果是,在飞船里面的人,必定会看到两个探测器同时亮起来。

    因为光子到达头部和尾部的时间是一样的。

    这个结果以牛顿力学的解释,也可以成立。

    因为匀速直线运动状态,和静止状态是等价的。

    因此飞船虽然以极高的速度飞行,对于飞船内部的人而言,和静止没有任何的区别。

    光子必定同时间到达飞船的头部和尾部。

    但是对此后延续的推导,相对论却不一样。

    牛顿力学认为时间和空间是绝对的, 这里产生变化的是光速。

    故此,对于飞船外的人,看到的也是飞船头部和尾部的探测器同时亮起来。

    比如这艘飞船,相对于布鲁雅星球做着高速匀速直线飞行。

    那么在布鲁雅星球上,观察飞船的某人,相对于飞船就是静止了。

    这是因为光子发射器在中间位置发射光子之后,船头在不断远离这个光子,相反船尾则是不断接近这个光子。

    但是光速是变化的。

    往船头的光速变成光速加上飞船的速度,往船尾的则变成光速减去飞船的速度。

    这样光速的变化,就和飞船的速度相互抵消了。

    因为按照牛顿力学的解析,飞船外面的人看到的是头尾探测器同时亮起来。

    这样,不管飞船内的人,还是飞船外的人,对探测器亮起来这个事件,时间上空间上的认识是一致的。

    但是!

    元霄举起了手:“现在我们假设的是光速不变,那么会变成什么情况。”

    弗罗兹瞬间似乎明白了什么,他的脸色顿时就白了。

    其余的物理学家们,也是瞪大了眼睛。

    而学生们则是皱眉。

    元霄首先给出了结论:“很简单,按照光速不变的原理,远离飞船的人, 对他们而言光速是不变的。

    那么光子到达飞船头部的距离变大,到达尾部的距离变小。

    因此他们会看到,船尾的探测器先亮起来,而船头的探测器后亮起来。

    这样的结果,我想大家稍微想一下,就能够明白吧。”

    如此一解释,就连学生们都纷纷点头。

    想象一下,这是非常简单的事情。

    元霄的PPT演示图,说得明明白白。

    可是,这样就出问题了。

    飞船里面的人,认为头尾的探测器是同时亮起来的。

    而飞船外面的人,则认为尾部先亮,头部的探测器后亮。

    元霄回头看了眼屏幕:“这就是因为光速恒定,导致的同时性是相对的。

    这样一来,飞船外的人测量到的探测器亮起来的时间,和飞船内的人不同。

    故此,对于发生事件的空间位置也发生了变化。

    这也就是爱因斯坦相对论最重要核心思路。

    当光速绝对恒定的时候,时间和空间就不在是绝对、而是相对了。”

    这话一出,全场哗然。

    不可能啊,时间和空间,怎么会是相对变化的。

    这不合理啊。

    两百多年的新纪元人类历史,挖掘出来的无数科技理论,很重要的一个前提,那就是时间的对等性。

    时间对于任何人、任何事、任何变化,应该都是恒定不变的。

    空间也是,虽然现在有空间胶囊这种空间叠加技术。

    但是也并不意味着固有空间,可以随意变化啊。

    时间和空间都是相对的话,那么人类的存在,是不是也只是相对的。

    弗罗兹早早就意识到这样的结论,所以他的脸色才是惨白的。

    时间也是相对的,也就是说,不同地方不同速度下,时间是不一样的!

    “这里描述的同时的相对性,只是调和两个理论的第一步,”元霄继续解释,“光速恒定下,一个惯性系下测量出来的一个事件,发生的时刻以及空间位置,和另外一个惯性系不同。

    只不过我们日常生活中看到的运动,大部分速度远远低于光速。

    所以我们一般认为,不同的惯性参考下,两个事件发生的时刻和空间位置一致。

    这就是牛顿力学定律,他解决的是宏观低速运动的问题。”

    元霄最后做着总结:“也就是可以理解为,为了保持光速不变,那不同运动状态下的观测者看到的距离和时间就应该不同。

    因为速度等于距离除以时间,为了保持速度不变,距离和时间就必须要变化。

    这就是今天我们要探讨的第一部分的内容。

    谢谢大家的聆听。”

    下课的铃声响起来。

    全场居然没有一个人动。

    所有的人都惊呆了,元霄提出来的理论,打破了传统固有的思想。

    可是仔细想想前后分析来分析去,却又是绕不开这样的推论结果。

    难道这货说的是真的。

    时间和空间是相对的。

    那边元霄已经关闭屏幕,拿起讲义准备走了。

    大家这才意识到什么似的,全部冲了上去。

    连弗罗兹这样的老头都是满脸红光:“元老师,你不仅仅是只有思维推导吧,还有具体的计算公式吧。”

    “时间和空间,那究竟是怎么变化的啊。”

    “这不可能啊,每个人的时间不都是一样的吗。”

    “元老师,请再解释解释……”

    ?傲世指数+25430、+56110、+17938……

    指数呈现暴涨,元霄笑了。
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