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    August 07

    什么是“相对论”---粗人说物理之一

    与友人闲聊,友人问,你学了4年物理,究竟能不能告诉我什么是相对论。
    一时语塞,相对论,的确很难三言两语说清楚,于是,有了下面的文字。
    首先应该是E=MC2吧。人所皆知的,除非连物理都没有学过吧,这个估计对人类的影响谁都知道。广岛那颗大鸡蛋,靠的就是这个东西,小小的物质可以产生很大的能量,为什么,就是因为要乘上一个光速的平方,多大的倍数啊。怪不得一个大鸡蛋就能灭了鬼子吧。
    至于相对论的另外一个作用,就有点范围大了,必须从一个简单的事情说起来。假设一下吧,一张白纸上,标出了A点和B点的位置,是一个空间上A地到B地的位置。要从A到B,最短的路径,或者说用最短的时间到达,(这里说一下,一定的距离内,要用最短的时间到达,只能从速度X时间=距离计算,但是,要理解相对论,我们要接受一个简单的改变,就是,时间可以变短,速度可以很快,距离可以为零,不理解?没有关系,慢慢看后面)。回到刚才那个问题吧,人的直觉,当然是AB之间走一直线。其实不是,应该是,把纸弯曲,AB两点接触在一起,这个就是最短的路径,最短的时间可以到达。
    空间能弯曲么?能,黑洞的观察已经证实了,强大的引力能够使得光转向(红移现象),其实,不是使光转向了,而是光所在的空间弯曲了。于是,其实空间是可以弯曲,甚至于首尾相接,实现类似时空转移的东西。在这里,就牵涉时间的问题了,我们单独说一说。
    时间,从历史,从我们从小的世界观,就知道,时间是一个单向的轴,而且,是不会改变的,不停地向前,似乎,不能向前,也不能缩短。但是同样,孪生儿试验告诉我们,当你坐上一个速度很快的火箭(接近光速),那么用得时间接近于零,所以我们就能使空间的概念和时间的概念连在一起了,时间空间,时空时空是不可分开的。所以传统的四维时空概念,就是三维空间加上一个时间。当我们知道时间可以缩短就好办了,就是说,其实,时间不是恒定的,有可能为零的。简单说,就是时间停止了。因为时间并不是一个单向的轴,而是一模,就是一个衡量大小的轴。
    说到这里,有没有颠覆了一下你对传统物理的理解呢?
     

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