相对论虽然看似难以理解
有许多抽像又违背常识的内容
但如果肯稍微将常识摆一边
细细咀嚼科普书籍的内容
一般大众应该不难理解
首先,相对论的内容多而庞杂
老爱本人也相隔十年才发表狭义和广义
真要从当时的时空背景,从如何发展出相对论
到发表后的后续问题说明的话
整篇内容的篇幅都不大意了
总而言之,就让我们随兴地开始吧
而后想到什么就打什么
理论是如何形成的就不谈了,就谈理论本身吧
狭义相对论建立在两个基本公设之上
˙相对性原理
˙光速不变原理
相对性原理是说,如果你在一个什么都没有,黑漆妈呜的宇宙中飘着
在这之中,只有你的好基友A,而你发现,你的好基友A等速离你越来越远
(在此我们必须强调等速,因为加速度是广义的事,而且答案会不太一样)
这时你就会想:到底是基友A静止,我在远离,还是我是静止的,基友A在远离我?
如果你想用某些物理定律来测试,比如向上丢一颗球,或是吐口水什么的
很抱歉,你无法区分你是静止还是正在等速移动
所以你主张你是在静止,基友A等速远离你
以及基友A主张他是静止,而你等速远离他
这两个答案都对,既然这两个状态都一样
那么就意味着物理定律在静止时与等速运动时都是一样的
光速不变原理就如同字面那样简单,至于怎么来的那又是另外一个故事了
然而时间膨胀以及长度收缩是什么
还有因为光速不变所以时空其实是相对的又是怎么回事呢?
这里开始抽象又超出常识之外了,所以先丢个国小程度的讲解
如果能够理解的话就可以去看一般的相对论科普文章了
一般科普文章鲜少碰到复杂的数学和推导过程
深怕一般大众看到之后就马上放弃不看了
不过我就是要挑战这种深怕数学方程式的文组心理
让我们来看看国小程度的讲解吧
关于速率的公式,上过小学的人都知道 速率=距离/时间
然而,由于光速c是恒定的,所以我们就把速率这个项给锁死
而距离,说白了不就是空间吗?于是整个方程式就变成
光速(c)=空间/时间
小学的数学技巧都知道,要维持等式左边的值不变
等式右边的时间和空间就得要有变动才对
于是,时空不再是绝对的,而是可以变动的,随着你的参考作标系而改变
撑过小学程度的解说了吗?如果上述的方程式可以理解的话
恭喜你拥有爱因斯坦的智商了
接着让我们来想像狭义相对论在一列火车上会发生什么事吧
火车的车头和车尾分别放著报纸和杂志
你的基友A站在列车中央操控雷射发射器
当火车等速移动时,基友A同时向车头和车尾发射雷射光
而你则站在月台上观看这一切,这时你的主张应该是
车尾的杂志先着火,而车头的报纸则晚一些
但是你的基友A却不这么认为,由于相对性原理
火车的等速移动和静止根本没什么两样
所以车头的报纸应该和车尾的杂志同时着火
打到这里其实才只是一部分而已
去年因为广义相对论100周年而有科普征稿活动
而有一篇写了爱因斯坦传记的文章动作比我快而率先刊登
虽然中间因为物理学有一些突破而修修改改也有拿到稿费
但是刊登的却是传记类型真是让人气气