-
1 # 明日辣條
-
2 # 賽先生科普這個思想實驗被稱為“愛因斯坦電梯”
假設小明站在一個電梯內,出於某些原因,電梯突然豎直的往下掉落,從地面看來,電梯的下落加速度等於重力加速度,也就是說:小明在電梯內是處於完全失重狀態,此時他鬆開手中的電筒,發現這個電筒並沒有往電梯底部運動,當然了,這一點很好理解,因為電梯內部的一切物體都是處於失重狀態。
但如果我們改變條件,假設小明並不知情電梯失去了外源拉力,甚至他都不知情自己身處的是什麼地方,那麼他將對此刻身體的感覺以及“漂浮”的電筒作何解釋呢?很自然的想法,他可能會覺得自己身處太空,在一個不受引力,做慣性運動的小容器內。
因此我們可以得到一個結論:一切力學實驗都無法證明你是身處於一個自由下落的電梯,還是一個不受引力影響的慣性容器內。
反過來,我們還可以得到:一切力學實驗都無法證明你是處於地球表面,還是一個在太空中作勻加速(數值等同於地表重力加速度)運動飛船內。
而上述的結論正是所謂的“弱等效原理”的描述。而愛因斯坦還對其進行了升級,將一切力學實驗改為一切物理實驗,稱為“愛因斯坦等效原理”。
由此可以看出,等效原理並沒有說“處於引力場中的物質,其實也在做加速運動”(引號裡的話正是題目中所表達的意思,否則也不會認為地球兩端的人會相互遠離了)
再額外提兩點:①前面那個思想實驗,之所以提到小明手中拿的是電筒,正是為了順便提一下“光線彎曲”這一現象。因為自由下落的電梯與慣性運動的容器不加以區分,因此在這兩者內部所做的實驗結論都是相同的。
此時我們假設電筒是開啟的,先來看慣性運動的容器內部,顯而易見,光束必定走的是一條直線,那麼這個結論也在自由下落的電梯內成立(小明看到的也是直線)。但對於地面觀察者來說,光束走直線的結論不成立,這一點很容易理解,因為電梯在地面系內是運動的,光束從一端飛向另一端,自然就成了彎線。
②雖然等效原理似乎明確表示了“引力場和加速度等效”,但這並不等同於“作加速運動的飛船內部真實產生了引力場”。
但實際上飛船內部自始至終都沒有產生真正的引力場,因為廣義相對論認為引力只是時空彎曲的表現,而飛船在空曠的宇宙中飛行,並不涉及彎曲時空,即便考慮到飛船自身產對時空的影響,那也不足以和地球上的兄弟在年齡上產生那麼大的差距。
判斷時空是否彎曲,可以透過潮汐效應是否成立來進行。飛船內部所謂的“引力場”不產生潮汐效應,因此是一種感覺上的引力;而真正由時空彎曲表現出的引力,必定會產生潮汐效應(只有明不明顯之分)。所以雙生子佯謬是屬於狹義相對論的問題。(注意,狹義相對論可以討平直時空下的任意運動)
總的來說,標題的問題是因為對等效原理產生了誤解才有的。
期待您的點評和關注哦!
回覆列表
問題本身就有毛病,引力和加速度怎麼會等效呢?力是產生加速度的必備條件,因怎麼能等效於果呢?引力可以產生加速度,但不會等效於加速度。第二個問題,就算你說的等效成立,我不知道怎麼會得出這樣的結論的。引力確實能產生加速度,但前提是沒有外力與它產生平衡,站在地面上的人收到引力的同時地面對他有支撐力,這個力和引力大小相等方向相反,抵消了,兩個人不會越離越遠。假如沒有了地面的影響,可想而知人會掉往地心,兩人應該是靠近才對啊。啊,碼字好累,主要不知道你怎麼得出的結論,所以不知道怎麼回答……