在物理学的发展历程中慧仁策略,牛顿的经典力学曾占据统治地位长达几个世纪。
经典力学构建于绝对时空的基础之上,而我们也都生活在由经典力学所描述的世界里。绝对时空观之所以能够长期占据主导,原因其实很简单,它与我们的日常认知高度契合。
以时间为例,在人们的普遍认知中,时间对于每个人而言都是均匀流逝且相同的。
你所感受到的一小时和我所感受到的一小时,在本质上没有任何差异,绝不会出现 “你的一小时比我的一小时更长” 这样的情况。在绝对时空观的框架下,一小时就是一小时,无论在宇宙的哪个角落,时间的度量都不会发生改变。而且,任何运动形式都无法对时间的流逝速度产生影响,时间始终以恒定的节奏前进。
同时,由于时间和空间在绝对时空观中是绝对的,相对速度的叠加问题也变得易于理解。例如,当你我分别以 5 米每秒的速度反向奔跑时,按照经典力学的计算,我们的相对速度就是 10 米每秒,这似乎是理所当然、毋庸置疑的答案。
并且,在讨论速度时,任何速度都必须基于一个参照系才有意义,我们平常所说的速度,大多默认以地面作为参照物。
然而,当这些看似理所当然的观念遇到爱因斯坦时,一切都发生了改变。
爱因斯坦对麦克斯韦方程组极为痴迷慧仁策略,他认为这个方程组美妙绝伦、伟大非凡,堪称世界上最美的方程。麦克斯韦方程组中包含了一个关于光速的计算公式:
该公式明确表明,光速仅仅与真空的介电常数和磁导率相关,与参照系毫无关系,因为在公式中根本没有涉及参照系的相关因素。
这一结论显然与牛顿的经典力学存在冲突。在经典力学的认知里,怎么可能存在没有参照系的速度呢?此时,一方面是统治物理学界数百年的经典力学,另一方面是优美且严谨的麦克斯韦方程组,两者之间产生了矛盾,该如何解决呢?
物理学家们试图找到一种折中的方法来协调两者之间的矛盾,于是引入了 “以太” 的概念。所谓 “以太”,简单来说就是被设定为 “绝对参照系”,同时也被认为是光速的参照系。这样一来,光的速度就被解释为相对于 “以太” 这个参照系而言是光速,而不是没有参照系。
然而,“以太” 仅仅是一个为了迎合光的参照系而提出的假设概念。它不仅未能很好地解释其他相关问题,反而在进一步的研究中引发了更多的矛盾和困惑。
爱因斯坦凭借着他天才般的智慧,运用 “奥卡姆剃刀” 原理(这是一个非常著名的原理,若感兴趣可以自行搜索了解其详细内容,在此不再赘述),果断地摒弃了 “以太” 这一假设。他思考道:既然 “以太” 是假设的概念,而麦克斯韦方程组又表明光速根本不需要特定的参照物,那么为什么不能直接认为 “光速是绝对的慧仁策略,不需要任何参照系” 呢?
基于这样的思考,光速不变原理诞生了,它成为了爱因斯坦创建狭义相对论的两个基本公设之一(另一个公设是相对性原理)。当然,狭义相对论的创建过程并非如此简单,这里只是进行了一个简要的描述。
光速不变原理指出,光速是绝对的,不依赖于参照系。也就是说,无论在何种参照系下,也无论处于怎样的运动状态,光的速度都始终保持恒定。
例如,在夜晚,你驾驶着汽车以 100 公里的时速行驶,而静止在地面上的我观察到车灯发出的光的速度,依然是光速,并非是光速加上汽车的速度,这与处于运动状态的你所看到的光的速度是相同的。
从这个例子中,我们可以意识到,你和我处于不同的运动状态,但观察到的光速却保持一致,这必然意味着某些因素需要发生改变,以满足光速不变的条件。而这些发生改变的因素,就是时间和空间。
根据狭义相对论,速度会导致时间流逝速度变慢(至于为什么速度会使时间变慢,在此不做详细阐述,之前的文章已有相关论述,后续我还会撰写相关文章,欢迎持续关注)。
由于相对我而言,你处于运动状态,所以在我看来,你的时间流逝速度变慢了。只不过,你百公里的时速与光速相比实在是太慢了,这种速度差异所导致的时间变化极其微小,我根本无法察觉到你的时间有任何改变。只有当速度接近光速时,我们才能真切地体会到时间变慢的效应,即时间膨胀。
除了时间膨胀效应(也就是钟慢效应,时间变慢)之外,还会同时出现尺缩效应,这两种效应是等价的,会同时发生。
爱因斯坦提出狭义相对论后,他所倡导的相对时空观逐渐取代了牛顿的绝对时空观,彻底颠覆了我们传统的认知观念。
在探讨时间膨胀时,就不得不提及著名的 “双生子佯谬”。
假设有一对双胞胎兄弟,哥哥驾驶着飞船以亚光速离开地球,而弟弟则留在地球上。那么,哥哥和弟弟究竟谁的时间流逝得更慢呢?
或许你会不假思索地认为 “哥哥的时间变慢了”,理由是哥哥处于高速飞行的状态。然而,由于速度是相对的,从哥哥的视角来看,弟弟同样在 “高速飞行”,这是否意味着弟弟的时间也变慢了呢?
答案是肯定的。在哥哥眼中,弟弟的时间同样也变慢了。这看起来似乎产生了矛盾,毕竟不可能两个人的时间都同时变慢。
但实际上,这并不矛盾。因为当哥哥和弟弟都认为 “对方时间变慢” 时,存在一个重要的前提条件:他们各自选择了自己作为参照系。在参照系不同的情况下,对比时间流逝的快慢是没有实际意义的。
若想确定哥哥和弟弟到底谁的时间变慢了,只有一种方法,那就是让两人再次处于同一参照系。这就要求哥哥驾驶的飞船必须掉头返回地球。而在飞船返航的过程中,必然会经历减速和加速的过程,这会产生惯性力。
根据广义相对论,惯性力与引力是等价的,而引力同样会导致时间变慢(这涉及到广义相对论的相关内容,在此不做深入阐述)。例如,在黑洞附近,引力极其强大,如果在那里停留一段时间后再回到地球,地球上可能已经过去了几百年甚至更长的时间。
其实,用狭义相对论同样可以解释时间膨胀效应,只是过程相对复杂一些。
综上所述,时间变慢的是哥哥,而不是弟弟。如果哥哥一直乘坐飞船飞行而不返回地球,那么对比哥哥和弟弟的时间快慢就失去了意义,因为他们两人处于不同的参照系中,各自拥有属于自己的时间(本证时间)。
鑫配资官网提示:文章来自网络,不代表本站观点。