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1 # 聖小杰哲學會
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2 # 孩兒們隨我來
這涉及了狹義相對論最有趣的地方,就是到底誰相對於誰。比如著名的雙生子佯謬,同一時刻出生的飛機上的哥哥和地面上的弟弟,按照狹義相對論,弟弟看飛機上的哥哥,哥哥的時鐘會走的比自己慢;奇怪的是哥哥看弟弟也是,弟弟的時鐘比較慢。那就奇怪了,他們見面時到底誰比誰年輕呢?其實兩種說法都沒有任何錯誤,他們看對方確實都慢。最終愛因斯坦在廣義相對論中解釋了這個有趣的問題,相對變慢是因為哥哥和弟弟分別都用自己做了慣性參照系,而見面需要做相對減速,就不再是慣性系,比如哥哥相對弟弟做減速後飛機降落,見面時按照弟弟的參照系時間,弟弟會發現自己的時鐘時刻比哥哥多走了一些;而如果弟弟坐飛機加速到哥哥身邊,那麼見面時的參照系就是哥哥的參照系,所以哥哥擁抱弟弟時會發現弟弟更年輕了。
許我鋪墊下。其實很多人都願意接受運動是相對的平權的,這種觀念。因為你反過來想下就知道了—“你憑什麼優越?”所謂“優越”就是物理規律不一樣,進而所有規律和現象都不一樣。例如,坐上勻速運動的火車,自己能10天不吃飯也不感到餓。相信大多數人都不會認可這樣的情況。愛因斯坦認為,所有世界上都的規律都不會在相對靜止或者勻速運動的參考系上有任何變化。另一個等價表述就是,所有規律都不會允許你判斷出現在是處於勻速運動還是靜止狀態。這樣有個很神奇的物理規律,電磁場理論就有個很反直覺的情況。有麥克斯韋方程匯出電磁波真空中傳播速度是一個相對觀察者的定值!!!這樣,問題就來了。如果麥克斯韋是對的,那就有兩種可能:1.存在絕對禁止參考系。他的理論得放在絕對靜止參考系才能成立。那麥克斯韋真的太搞了,因為他又不在絕對靜止參考系中,居然能得到放在人家那裡才正確的理論;2.在無論靜止還是勻速運動參考系裡都成立。愛因斯坦不喜歡1,而1也已經被邁克爾遜莫雷實驗證否。如果是2,那問題問題很大,人們直覺上的伽利略變換不再可能是正確的。應該有一種變換,使得光速不變,且又與目前人們直覺符合的時空變換。把若干條件,例如必須對稱,線性變換,光速不變加上。則可以確定這變換,就是洛倫茲變換。這樣所謂雙生子佯謬就產生了。這麼說吧,如果哥哥坐飛船往右飛,弟弟坐飛船往左飛,然後地球上的人發現恰好他們同時折返。這樣相遇時候對錶。先別管地球上的人。你會認為哥哥比弟弟快或者慢嗎?不會!但是這並不代表期間不發生相對論效應!只要哥哥和弟弟,拿出各自拍的照片,可以發現。在各自折返前他們的照片顯示對方的時間慢。還可以發現折返過程,自己的時間相對變慢了。