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什么是相对论?它对我们有什么作用?

时间:70-01-01 08:00 来源:

  “BBA”统领高端市场 8月购车热度排行相对论就像一个三勺冰淇淋蛋筒; 我们大多数人只是不能一口吞下它,而不是没有经历过一些严重的脑冻结。所以让我们一次解决一个问题。我们将从可追溯到四个多世纪的相对论版本开始:伽利略相对论。是的,这个宇宙冰淇淋的起源于着名的意大利天文学家伽利略伽利莱,并且它像这样分解:任何两个以恒定速度和方向移动的观察者将获得所有机械实验的相同结果。

  让我们说有问题的实验并不比在火车过道上扔一个乒乓球更复杂。只要速度和方向是恒定的,无论火车是以蜗牛的速度爬行还是沿着赛道滚动,乒乓球的行为都会完全相同。只要列车由于速度或方向变化而没有晃动,火车车厢内就没有任何区别。然而,在高速列车之外,这是一个不同的故事(或参考框架)。对于乘坐高速列车的人 - 假设它以每小时100英里(161公里/小时)的速度行驶 - 球似乎以正常速度移动。对于站在轨道上的人来说,球(假设他或她可以看到它)看起来会随着火车的速度以及它被抛出的速度而移动。

  那球真的有多快?假设你以每小时5英里(每小时8公里)的速度投掷它。如果我们将火车的速度加到它上面,我们的总速度将达到每小时105英里(每小时169公里) - 这一计算被称为伽利略变换。在火车上,如果它被弹起并击中你的胸部,它将不会感觉像每小时105英里。然而,相对于外部而言,这是它将要行进的速度。

  现在这里变得棘手:如果你要在火车的过道上照亮手电筒怎么办?光波的传播速度是否比光速快100英里/小时?根据物理学家Albert A. Michelson和Edward Morley的说法,情况并非如此。1879年,两位美国人进行了一项开创性的实验来测量光速。事实证明,光以每秒186,000英里(每秒300,000公里)的恒定速度传播。它无论如何都不能以任何方式旅行,打破了伽利略相对论的概念。幸运的是,阿尔伯特爱因斯坦用他的狭义相对论在1920年介入了解决问题的方法。

  让我们在相关性锥体上堆积第二个勺子- 由德国出生的物理学家阿尔伯特爱因斯坦提供的黑森林的美味。正如我们刚刚提到的那样,即使在从牛顿物理学中得到一些调整之后,伽利略相对论也被打破了。科学家们了解到,即使在高速列车上,光也会以恒定的速度传播。

  因此,爱因斯坦提出了狭义相对论,其归结为:物理定律在所有惯性系中都是相同的,并且所有观察者的光速都是相同的。无论你是在破旧的校车,高速列车还是某种未来派的火箭飞船上,光线以相同的速度移动,物理定律保持不变。假设速度和方向是恒定的,并且没有可以通过的窗口,您将无法分辨出您正在旅行的这三艘船中的哪一艘。但狭义相对论的影响影响了一切。从本质上讲,该理论提出距离和时间不是绝对的。

  现在是第三个冰淇淋勺的时候了,这是爱因斯坦的又一次大力帮助。我们称之为德国巧克力。1915年,爱因斯坦发表了他的广义相对论的理论,以重力因素进入宇宙的相对论观点。要记住的关键概念是等效原理,它表明在一个方向上的重力拉力相当于另一个方向上的加速度。这就是为什么加速电梯在下降时提供重力增加的感觉同时上升和减少重力的原因。如果重力等于加速度,则意味着重力(如运动)会影响时间和空间的测量。

  这意味着像星星这样的足够大的物体会通过其引力扭曲时间和空间。因此,爱因斯坦的理论将引力本身的定义从力量转变为时空扭曲。科学家已经观察到时间和空间的引力翘曲来支持这个定义。方法如下:我们知道轨道上的时间比地球上的时间快,因为我们将地球上的时钟与远离地球质量的轨道卫星上的时钟进行了比较。科学家将此现象称为引力时间的扩张。同样,科学家们观察到在我们称之为引力透镜的大质量恒星周围弯曲的直光束。

  相对论对我们有什么作用?它为我们提供了一个解释宇宙的宇宙学框架。它让我们可以深入了解天体力学,预测黑洞的存在,并绘制我们宇宙遥远的地方。

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