剧情介绍
有一名年青的女士叫光明,
她的速率比光还要快,
一天她出了门,
用相对的要领观光,
在出行的前一晚上回到了家门。
——a.h.r.buller
阿尔伯特?爱因斯坦,19世纪非常伟大的科学家之一。恰是他的洞察力和物理直觉始终改变了咱们明白这个天地的体例。你大概谙习e=mc2,也晓得光阴不再是统统的,大概还晓得他将引力和弯曲的时空接洽起来。但是他非常使人佩服的是,他能够将一个极端复杂的概念用实在生活中的简单景象来形貌。他把这些景象称为:gedankenexperiments(德语中的头脑试验)。
这里列出五个爱因斯坦非常闻名的五个头脑试验,它们都完全地改写了物理学的篇章。
【追,一束光】
爱因斯坦在16岁的时分就首先思索要是本人能追上一束光,他所看到的世界会有甚么变更吗?
爱因斯坦揣度到,要是你经历某些要领追上一束光,你就会看到光在空间中被凝结了。但是光不大概在空间中被凝结了,不然它就不是光了。
非常终爱因斯坦认识到,光不大概放慢本人的脚步,并且必需老是光速阔别他。以是,必需有别的的器械改变了。那是甚么改变了?爱因斯坦认识到是光阴本人改变了,恰是认识到光阴并不是统统的,才使爱因斯坦为狭义相对论的确立奠定了底子。
【被闪电击中的火车】
当今想象一下你正坐在一列很长的火车上,而你的好身边的人在火车外跟你挥手作别。陡然,有闪电击中了车头(a点)和车尾(b点),你的好身边的人在恰好处于火车的中心点(m)并同时看到了雷击。当今的题目是,对于您好友来说是同时的两个事件,对于你来说是否也是同时的呢?谜底势必是否认的。
现实上,坐在火车中的你正在野着来自a的亮光连忙进步,而阔别b点,是以你将先看到来自a的亮光,后瞥见来自b发出的亮光。
这个头脑试验向咱们展现了对于行动中的观测者和稳定中的观测者来说,光阴的流逝是不同样的。爱因斯坦觉得光阴和空间都是相对的,这也是狭义相对论的基石。
【一个在地球,一个在飞船】
这个头脑试验也跟光阴的流逝相关。想象你有一个双胞胎,跟你险些是同光阴出身的。但是在你的双胞胎出身的那一刻,他或她就被转移到了一架太空飞船,并且登时发射,以靠近光的速率在天地中飞行。
凭据爱因斯坦的狭义相对论,你和你的双胞胎的年龄将会大大的不同。因为靠近光速中的光阴流逝的更慢,是以你的双胞胎会比你年青的多。
当太空飞船回到地球上时,你早曾经退休了,但是你的双胞胎才刚要步入芳华期。
【一个快乐的头脑】
想象你正在阔别任何引力场的空间中悬浮在一个电梯内,并且无法晓得在电梯之外产生的工作。陡然,你就掉落在地板上。当今,产生了甚么呢?你会觉得是电梯被引力拉下来了吗?照旧以为电梯正往上加快?
究竟上,这两种效应会产生同样的后果。这使爱因斯坦宣布:在空间的一个足够小的区域,一个调查者感知的引力场的物理效应和另一个在没有引力场的地方以匀称加快行动的调查者感知的物理效应相像。换句话说,加快率能够“骗”你,让你以为是在引力场中。
回想一下爱因斯坦以前的论断:光阴和空间并不是统统的。要是行动能够影响光阴和空间,而引力和加快率又是统一回事,这也意味着引力也能够影响光阴和空间。
物质报告时空若何弯曲,时空报告物质若何行动。这即是广义相对论。
【鬼魅般的超距感化】
爱因斯坦是量子力学的三大教父之一,但是他并不写意量子力学的形貌,觉得表面不敷完整。是以他时常想出少许头脑试验来辩驳量子表面。但也恰是因为他的这些头脑试验接续地搦战了创始量子力学的物理学家们才使得量子表面渐渐地美满。
此中一个头脑试验跟“量子胶葛”相关,爱因斯坦称之为“鬼魅般地超距感化”。
想象一下你有一枚两面的硬币,并且能够轻易的被分为两半。你往上掷骰子,在不看后果前,把此中的一半给你的身边的人,并且本人保存另一半。当今,你的身边的人带着另一半硬币坐上天地飞船阔别地球。
当今你再看你手中的那半枚硬币。你看到你手中的硬币是正面的,你就登时能够晓得在万万光年外的身边的人手中的那半枚是背面的。
当今你假定这些硬币的状况是接续定的,直到你观测以前,正面和背面会接续的互换。但是,一旦你晓得了此中一枚的状况(正面或背面),即便两枚硬币相隔的何等远,你也能够冲破光速的限制,瞬时晓得另一枚硬币的状况。
上个世纪,爱因斯坦的这些头脑试验(固然不止五个)惹起了一场又一场的轩然大波,完全改变了咱们对天地的明白。为何他在同时代的科学家显得尤其突出?我想你不会愿意错过缘故,戳《天地故事的伟大创设者——爱因斯坦》。
【扩大阅读】要是你想晓得在相对论的世界中会产生甚么,建议阅读伽莫夫的《物理世界奇遇记》,那将会是一趟玄幻的路程;要是你不想范围于这些简单的例子,想要更深入的打听爱因斯坦是怎么思索这些题目的,阅读爱因斯坦所著的《狭义与广义相对论浅说》;要是你想晓得更多在数学上若何推导狭义和广义相对论,建议阅读梁灿彬的《从零学相对论》。
本文转自公家号:道理
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