看板sky
标 题大家都爱谈相对论
发信站Yahoo!奇摩大摩域 (Fri Nov 15 01:38:36 2002)
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那我也来谈一谈好了..
首先..我先承认我的专长不是研究相对论
我只有大学修过一年的狭相和广相.
因此我的程度应该是介於科普和专家之间..
这篇文章主要是要讲一些入门的东西
因此我不提数学式(其实我数学也忘光了). 只做现象描述
如果有地方说得不好..还请专家指教
1.相对论和牛顿力学有何不同?
传统力学是以牛顿三定律所组成, 最大的特性就是伽利略结构, 亦即是这个世
界是绝对的, 因此有绝对静止存在. 故能订出绝对速度. 也因此在古典力学中
空间和时间是分离的. 空间的位移跟时间的变化无关.
2.光速是有限的, 并且不随座标系而改变
这是一个很重要的里程. 在很早以前, 人们认为光速是无限的. 後来经实验证
明光速是有限的. 另外, 假如甲手上拿一颗球坐在火车上, 那麽甲看到的球是
静止的, 而月台上的乙(绝对静止)看到的球却是在运动的. 很显然的两个人看
到的速度不一样. 但却可以透过伽利略转换, 把球在各个座标系观察到的速度
给求出来. 但是, 对於光却不是如此. 经过实验证明, 不管你在哪边, 火车上
或月台上量到的光速都是一样的. 於是, 这引发爱因斯坦的兴趣, 对於物理学
的最基本特性: 空间和时间的绝对性重新检视.
因为速度的定义是: 位移 / 时间. 如果我在不同地方的时间都一样, 但看到
的位移不同, 应该看到的速度会不相同. 何以光速会相同? 唯一合理的怀疑就
是对时间和空间的概念有问题.
再者, 位移又是如何量出? 如果东西是静止的, 很简单. 拿一把尺在车头量一
下, 再到车尾量一下, 最後相减就 ok. 但是. 如果车子正在跑呢? 就需要两
个人, 等车子通时, "同时"量完车头车尾座标後, 把答案相减就好. 问题是,
同时要如何定义?
拿手表对时? 如何对? 想像..今天我十二点时, 给你传个讯号, 你收到讯号
後, 也把你的表调成十二点就好了. 如果光速是无限的, 这个做法没有错.
可惜光速是有限的, 讯息传播需要时间. 因此..等你调到十二时, 我的时间
又跑掉了. 或许你会说, 把光传播的时间考虑进去就好. 矛盾就来了. 光的
传播时间和光速有关, 速度的定义又和你现在要测量的长度有关. 长度测量
又回到跟时间有关.
所以答案已经呼之欲出了. 时间和空间应该不是绝对的. 也不是相互独立的.
因此, 爱氏将之称之为时空. (请版上某些人不要再称为时间和空间了)
---续待---
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