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  • 1 # 阿穆教你假裝讀書多

    我們來藉助數學原理,解釋愛因斯坦相對論的基本概念。

    相對論,其實就是說時間和空間是相對的。如果速度足夠快,時空就會出現彎曲之類的,聽起來特別神奇。想要完全理解相對論,當然是需要一定的科學知識基礎,不過透過咱們今天的講述,讓大家理解一點皮毛,還是可以做到的。

    說到相對論,咱們需要先理解一個事實,就是我們通常所習慣的,是三維的世界模型,即眼睛所看到的空間。空間是由三個方向確定的,比如你要去一家公司面試,走在半路忘了地址,這時候人家就會告訴你,從你現在的位置往北走500米,再往東走400米,進到寫字樓裡,上7樓就到了。這裡面我們其實就得到了一個空間座標系,東西、南北、上下就是三條座標軸,500米、400米和7樓,就是你要去的那家公司,跟你所在的地方之間的,在座標軸上的投影長度。

    我們所認識的世界是三維的,所以我們的思維方式,也不可避免地更習慣於三維的表達。而相對論的偉大之處,則在於它把時間和空間結合了起來,從而更完整地描述了我們所在的這個時空。換句話說,相對論是四維的,比起空間的三維,這四維比三維多了一維。而這多出來的一維,就是時間。

    這樣我們就來到相對論的第一個難點。空間可以用各種距離來表示,那麼時間該怎麼跟它們放在一起呢?乍一看,這可是一個相當難的問題。不過想一下,我們在生活裡卻經常有辦法把時間跟空間放在一起來表達。比如說你剛才去面試的那個公司把你錄取了,但是離家比較遠,要不你也不會迷路。這時候你準備換個房子,方便上班。那麼你跟中介說要求的時候可能就會說,我要找一個離某某寫字樓十分鐘路程的房子。這裡距離和時間就結合起來了,距離可以是走過這段距離所用的時間。

    透過這個,我們就會發現,如果我們能找到一個標準速度,那麼所有的空間距離和時間間隔,就都可以完成換算了。而這個速度不是隨便什麼速度都可以的,而應該是永恆不變的,比如你走路的速度就不行,因為可能有時快一點,有時慢一點。這個速度必須不受任何因素影響,而物理學裡,唯一一個不受任何因素影響的,就是光在真空中的傳播速度。

    三維座標系描述的是兩個物體的相對位置,而當我們把光速,也就是每秒約30萬公里引入到四維空間的描述中來,我們就可以用四維空間的座標系,來描述兩個事件的相對位置了。

    三維空間的相對位置,透過畢達哥拉斯定理,也就是把長寬高的平方相加,然後開根號,就可以算出兩者的直線距離。而四維空間也同樣可以這樣來處理。如你中午十二點在家裡吃午飯,12點半你家附近有個銀行被打劫了,這兩個事件的距離,就是東西、南北以及相對高度的平方和相加,再減去光在這半個小時裡走過距離的平方,然後求這個數的平方根。

    這就是愛因斯坦的時空幾何公式。不過這裡就有個問題,為什麼其他三個座標的平方是求和的,而時間距離的平方卻要被減掉呢?對此有一個解釋,就是物理世界當中的數學系統,必須要符合實際情況。空間與時間在現實中不是同類,並不能直接疊加。所以還有一個好辦法,就是把虛數引進來,將時間距離看成是一個純虛數。這樣以來,既保證求平方和的基本演算法不變,又可以維持空間距離和時間距離的區分。

    到這裡,我們已經瞭解到了四維空間的構成,以及四維距離的計算。而在這個過程當中,儘管我們在為四維空間引入時間間隔的時候,保留了它跟空間距離的區別,但在構建座標系的時候,我們還是利用了它們之間的相似性,也就是把時間間隔和空間距離一樣,用它在相應座標軸上的投影長度來表示。我們都知道,這個三維座標系裡面,可以透過旋轉,讓空間的長、寬、高互相轉化。而在四維空間裡,我們同樣可以做到這一點,從而實現時間和空間的相互轉化,這也是相對論的基本觀點之一,即時空之間是相對的,可以相互轉化。如何做到呢?讓我們再舉一個例子。

    說有一天,你剛去的那個公司派你出差,你坐火車去了。在火車上,飯點到了,你開始吃飯。對於車上的服務員來說,你開始在座位上吃飯,幾十分鐘以後吃完飯,你還在座位上,時間變了,你的位置並沒有變化。但對於車外面的人來說,你開始吃飯的地方,和你吃完飯的地方,相距了幾十公里,也就是你吃飯這段時間裡,火車跑過的路程。這個現象並不是什麼難理解的事,但有一個很重要的物理意義,也就是一個觀察者認為同一地點、不同時間發生的事情,在另外一個觀察者看來卻可能發生在不同的地方。產生差異的關鍵,在於兩位觀察者和你之間相對速度的不同。

    在這個例子裡,前一個觀察者眼中的時間間隔,也就是你吃飯的這段時間,成了另一個觀察者眼中的空間距離。而產生差異的原因是速度。所以我們可以得出這樣的結論,也就是速度,會讓四維座標系發生旋轉,從而實現空間和時間的相互轉化。而就像三維座標系裡面發生旋轉,使得投影到座標軸的距離發生變化一樣,四維座標系中的旋轉也會引發投影的變化,而影響投影變化的旋轉角度,取決於相對速度的大小。換句話說,時間和空間都有可能變長變短,只要有相對速度存在。只是我們日常生活中的相對速度都太小,所產生的時空變化很難被觀察到。一旦速度足夠大,時間變慢,空間收縮這種科幻小說裡的情節,就會再自然不過地發生了。

    那麼這個速度究竟要多大呢?前面提到過,在把時間間隔引入到四維空間的過程中,我們用光速來代表一個恆定的速度。在四維座標系裡,時間的尺度是以光速為基礎的。所以相應地,令四維座標系產生旋轉的相對速度,它的具體大小,也是由這個速度與光速的比值來決定的。換句話說,只有當這個速度接近於光速,時間變慢、空間收縮這種事情才可以變得肉眼可見。所以在火車上吃飯的你,根本不用擔心吃個飯就會讓自己年輕幾歲,可是如果你坐的是接近光速的宇宙飛船,那可就不好說了。

    咱們說這個相對論,一個大前提,是它構建了一個四維空間,把我們對世界的認知,從三維擴充套件到四維,把時間這個概念引入其中。而在將時間間隔和空間距離進行結合的過程裡,我們藉助了一個恆定不變的速度,也就是光速,把時間間隔表示成一段時間內光走過的距離。同時還引入了虛數單位,保證相對位置計算的一致性和時間間隔與空間距離的區別。

    在構建完四維空間後,我們發現,四維座標系和三維座標系有一些相似之處,其中最關鍵的,就是和三維座標系一樣,四維座標系同樣可以透過旋轉,來實現時空之間的相互轉化,而旋轉的產生,則是由於時間與觀察者之間的相對速度。這就是相對論中另一個要點,同時的相對性。比如你在吃飯,跟你一起在車上的人會覺得你吃這頓飯的時候,壓根沒挪地方,但在車外面的人眼裡,你這頓飯,從北京吃到了天津。

    同時的相對性意味著時空之間可以互相轉化,而這種轉化的意義,則在於透過相對速度造成的四維座標系旋轉,可以帶來時間和空間的改變。這也是相對論最具顛覆性的部分。我們時常會覺得一天就那麼長,一公里就那麼遠。可如果我們的速度足夠快,一天的時間也有可能眨眼就過去,一公里的距離也可能會縮短。不過我們不必擔心科幻小說的情節發生在現實生活裡,我們得背上不必要的主角包袱,去拯救世界。時空的變化,只有當相對速度接近光速才會發生。不過隨著人類科技的不斷進步,相對論裡這些原本無從驗證的結論,現在也逐步得到了確認。也許神奇的時空旅行,真的會在某一天變成現實。

  • 2 # KongZWang

    我們即已知道光速是像各種品牌的汽車在車流中運動,證明了沒有光速不變的存在。

    如果電梯在重力場中自由下落,電梯內自由飄浮於空中的物體就好像處於無重力場的太空中一樣。愛因斯坦指出,電梯向下的落體加速度恰好抵消了該處的重力場,電梯內的觀察者無法斷定電梯是靜止於太空中還是在重力場中自由下落。

    上述概念就是等效原理,

    先說一些關於人對外界事物的認識,中國有句成語叫作,坐井觀天,另有井底之蛙,

    成語典故編輯

    【出處】唐·韓愈《原道》:“坐井而觀天,曰天小者,非天小也。”

    意思是說人的觀察事物的條件受到限制,很難能對事物有正確的認識。

    等效原理中就是將井口也封閉的,使人處於瞎猜狀態。

    我們生活在地球上,地球的引力作用使我們能夠站在地面上,人在生存過程中,發現重量的存在,發明創造了秤量,有了秤量,體重就可以表達出來。例如:有一個人在磅秤上稱的體重是75公斤,當這個人站在地面上的時候,可以理解為地球對這個人的引力作用是75公斤,站在地上的人可以與地球作引力連線,當這個人離開地面,進到交通工具如電梯,汽車,火車,飛機等之中時,這個人與地球的引力連線就不存在了,與地球引力連線關係由交通工具電梯,汽車,火車,飛機等所取代。

    這個人如果在飛機上,他的75公斤體重就疊加在飛機上,75公斤的體重就成為飛機重量的一部分,地球只能對飛機有秤量關係,也就是說地球只能與飛機發生引力關係,在飛機上的這個體重75公斤的人無法與地球發生秤量關係,即沒有引力關係。

    再用四輪汽車作例子,如果這個人在汽車上,他的75公斤體重就疊加在汽車上,由於汽車可以在地磅秤上秤重,就明確知道地球只認汽車整體重量,不認在車上這75公斤重量。

    人在交通工具中沒有與地球存在引力關係,在交通工具中人與地球的引力關係已被交通工具所取代。因此人在交通工具中所假想的各種與地球的引力作用都是沒有存在的。

    人在封閉的交通工具中,感覺不到交通工具正在勻速行駛中,產生錯覺,愛因斯坦就是以人在交通工具上產生錯覺做基礎構思出的一套理論,他的理論不能讓人像1+1=2,一樣受到人們的認可。

  • 3 # TonyDeng

    相對論的“相對”,是相對性原理的意思,即維持伽利略開創的相對性原理的理論。

    伽利略相對性原理,是牛頓力學體系的基本原理,讀過高中的都知道,這裡不重複。

    狹義相對論,是慣性參照系下接近光速時對牛頓運動規律的修正理論,不同參照系之間的時空變換方程從伽利略變換修正為洛倫茲變換,後者的方程在速度遠低於光速時將還原為伽利略變換方程。

    廣義相對論,是非慣性參照系下的相對性原理體系,目標是我們實際上並不知道自身所處的參照系是否慣性參照系,而廣義相對論,可不管是否慣性系均成立。

    因為維持相對性原理,所以稱相對論。

  • 4 # 金童希瑞

    光速是金屬態氫離子“磁力矩”的震盪。

    質能方程E=mc²是可逆的,即m=E/c²(物質是金屬態氫離子聚合形成的;磁場裡高速流動的物質轉化為金屬態氫離子,金屬態氫離子的“磁力矩”相互切割聚合形成新元素的同時釋放電磁波——能量)。

    顯然:物質不會轉化為能量,熱核反應質量守恆。

  • 5 # 彭曉韜

    相對論中兩大支柱之一的相對性原理與光速不變假設是相互矛盾的,主要是光速不變假設是不符合客觀實際的,因此導致其所有推論都是不正確的。包括鐘慢尺縮說、時空彎曲說等。因為相對性原理要求任意參照系中的運動規律有相同的表達方式,而光速不變又要求任意參照系中的光速恆定,從而導致不同參照系測量同一束光的速度時的表達方式各異而破壞相對性原理。

    本人設計了一個檢驗真實光速的方案:基線法實測光速實驗方案,可否定光速恆定假設。有條件的朋友可推動此方案的實施。

  • 6 # 太上邪神

    相對論誕生的原因是愛因斯坦小時候接受的是宗教教育,自學了幾何和微積分,可能還學習了一些醫學理論,沒有學習物理基礎知識,導致愛因斯坦不懂機械波的理論知識,不懂波的傳播的特性。愛因斯坦對牛頓力學的運用範圍不清楚,用牛頓力學去解釋波傳播的現象,是解釋不通的。

    愛因斯坦在用牛頓力學解釋不通邁克爾遜莫雷實驗結果的情況下,沒有意識到自己的物理知識缺陷,反而提出光速不變原理來解釋波在相同狀態的介質中傳播速度恆定不變。這個一種不學無術的表現,物以類聚,相對論受到了缺乏物理知識人士的大量追捧。雖然全世界的科學家只有2.5人支援相對論,但是大多數科學家任由相對論自生自滅,忽略了三人成虎效應,結果群魔亂舞,投機者登上了科學的舞臺,相對論再現了中世紀女巫審判的悲劇,迷信捲土重來,科學發展程序跌入低迷時期。

    愛因斯坦先假定光以靜止“以太”為傳播介質,再透過邁克爾遜莫雷實驗結果來證明靜止“以太”是不存在的,得出光沒有傳播介質。用愛因斯坦的思維方式,先假定澳洲袋鼠是以兔子為食物的,再用以前澳洲沒有兔子,能得出澳洲袋鼠是不食人間煙火的神鼠嗎?相對論只是一個精神病的理論,世人為了名譽裝瘋賣傻的皇帝新衣騙局而已!

    在邁克斯韋方程組中,電磁波以電介質為傳播介質,而電介質在宇宙中廣泛存在。邁克爾遜莫雷實驗在地球大氣進行的,光以電離空氣為傳播介質,實驗結果跟“以太”存不存在,沒有聯絡。邁克爾遜莫雷實驗結果證明了光在相同狀態的電離空氣中,傳播速度不變,符合機械波的傳播規律,邁克爾遜莫雷實驗結果證明相對論是謬論。

    宇宙黑洞的存在證明了愛因斯坦的光速不變原理是錯誤的,愛因斯坦的光速不變原理與黑洞理論自相矛盾。根據霍金的黑洞理論,黑洞內部會產生霍金輻射,釋放電磁波。根據愛因斯坦的光速不變原理,黑洞釋放的電磁波相對於地球的傳播速度還是光速,光速具有尺縮空間的能量。黑洞周圍的那層扭曲空間,被光速尺縮了電磁波就可以輕易的透過。在道德經中黑洞內部是空虛的,內部物質稀少,整個黑洞內的物質集中起來,都不夠一個人吃飽一頓,黑洞內部接近絕對真空,缺乏傳播介質光在黑洞中不能傳播。

    引力波的發現直接證明了愛因斯坦的光速不變原理是錯誤的,證明相對論是錯誤。根據光速不變原理,電磁波的傳播傳播相對於任何參照系,傳播速度還是光速。而事實上電磁波相對於引力波的傳播速度不是光速,而是電磁波的傳播速度慢於引力波的傳播速度,黑洞合併時發出的引力波比電磁波更早達到地球。

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