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【科学问答】简单说,爱因斯坦的相对论到底是怎么一回事?

· 科学趣闻
今天是手哥的趣味知识小推送。欢迎做知识的搬运工,随意转发朋友圈。

看过上一期的朋友们都知道,T学姐近期推出了【科学问答】专栏。分享著名科幻作家艾萨克·阿西莫夫,对于现代科学中的100个问题所作出的有趣回答。

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奈何面对这100个现代科学难题,我们的T学姐无论是智力上还是精力上都略显那么一点点着急(T学姐OS:“哥屋恩。”)。没办法,只能把这重任交给智力和精力都更充沛的手哥。

作为一名科学界的边缘人,手哥总是对物理问题特别感兴趣。因为学习物理不用背很多东西,学会了还可以装13。手哥是风一样的男子,从不创造知识,只是知识的搬运工。

@手哥有话说 :不知大家有没有这样一种感觉,学习牛顿的运动定律,使我们明白了这个世界。可是看完爱因斯坦的相对论,我们又糊涂了。那么相对论到底在讲什么呢?

手哥第一次出场,就为大家科普一下爱因斯坦的相对论。

爱因斯坦的相对论是怎么一回事?

【科学问答】第二弹

牛顿在17世纪80年代首次总结出了物体的运动定律。

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根据这些定律,不同的运动可以按照简单的算术法则相加起来。

我们假设有一列火车,以每小时20公里的速度从你身边驶过。而车上又有个孩子,以每小时20公里的速度向列车行进方向抛掷一个小球。

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在这个孩子看来,小球的速度是每小时20公里。而在你看来火车的运动要和小球的运动加在一起,结果小球就以每小时40公里的速度运动了。

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所以你会发现,不能单单就小球来确定它的速度。

速度是相对于某个特定观察者而言的,任何一种试图解释不同观察者视角下速度变化的运动理论,都是一种“相对论”。爱因斯坦的相对论格外与众不同,是因为在火车上扔小球的这种算法似乎对于光就不再适用了。

对光速所进行的最精密的测量表明,无论发光的光源如何运动光速永远不变。因此,爱因斯坦认为假设已知光在真空里的速度,那么它将永远保持这个速度不变。在任何情况下都是如此。

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对于这一设想宇宙间的各种定律,又会发生怎样的变化呢?

爱因斯坦发现,为了保证光速是一个恒量,人们必须接受许许多多出乎意料的事情。例如,随着物体运动速度的增加,物体在运动方向上会变得越来越短,直到达到光速时长度变到零。与此同时物体的质量会变得越来越大,在达到光速时质量会变为无穷大。

他还发现当物体的运动速度越来越大时,在运动物体上时间流逝的速度也会不断减小。而在达到光速时

时间就会完全停止,同时物体的质量与能量成正比。

爱因斯坦把上述对匀速运动物体的所有规律归纳起来,并于1905年发表“狭义相对论”。1915年他又探讨了变速运动物体的规律,得出了更为深奥的结果。同时还对引力进行了一番新的表述,这些成果被称为“广义相对论”

事实上只有当物体有很大的运动速度时,爱因斯坦所预言的这些规律才能被人们所察觉。

亚原子粒子就有这样的速度。人们对亚原子粒子进行观测时发现,爱因斯坦的预言非常正确。

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老实说,如果爱因斯坦的相对论是错误的,我们那些轰击原子的装置根本无法运转,原子弹也不会爆炸,某些天文观测也无法进行了。

不过,在通常的速度下,爱因斯坦所预言的各种效应都是极小的,因此可以被忽略掉。这时牛顿定律就起作用了,由于我们所处的环境中牛顿定律总是适用的,因此它们被我们看作是一种“常识”。而爱因斯坦的定律却被认为“不可思议”。

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好了,相信大家对相对论已经有了浅浅的了解。是不是觉得世界又变得清晰了呢?别犹豫,赶快出去装13。

另外,以下是阿西莫夫的100个问题。在评论区留下序号,我们会提前回答哦,!!!

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