相对论通俗解释例子,相对论 简单解释 举例

首页 > 教育 > 作者:YD1662024-04-29 23:09:32

虽然相对论确实很反常识,但是还是可以试着通俗的讲一讲的。

相对论是对牛顿力学的一个修正

相对论通俗解释例子,相对论 简单解释 举例(1)

首先我们要明白相对论是爱因斯坦对牛顿力学体系的一个修正,这个基调要明白,是修正不是革命替代。也就是说牛顿的力学不是错了,而是它的适用范围有限,它只能在低速宏观的条件下使用,而当物体以接近光速运动的时候牛顿的力学就不太准了,这时候我们要用相对论力学来修正它。也可以这样理解:牛顿力学是相对论力学在速度远小于光速时候的一个特例

我们先看狭义相对论(叫狭义是因为狭义相对论只在惯性系中有效,它考虑的是平直时空的问题,不涉及引力),看看它到底修正了牛顿力学的哪些东西,看看有哪些东西到了接近光速的时候就不能用牛顿力学来解释了。

不听话的光

本来牛顿的世界一切都安静祥和美好,宇宙的规律似乎尽在掌握之中,但是这时候出现了一个不听话的东西:光。

光怎么个不听话法呢?因为光速它不变!

相对论通俗解释例子,相对论 简单解释 举例(2)

有人说光速不变有什么奇怪的,物理学里速度不变的东西多了去了,声音在空气里的传播速度也不变,钟摆还一直规矩的摇摆呢。但是,我说的光速不变不是指这个,而是说光速相对参考系不变!!!

怎么理解这句话成了理解狭义相对论的关键。

我给大家举个例子:假设你现在在一辆火车上,火车的速度是100米每秒,然后你以1米每秒的速度在火车里面往前走,这时候你想象一下如果地面上有个人,他测量你的速度的话,会是多少?

我相信你敢肯定的说是101米每秒,这么简单的问题小学生都会。没错,确实是101米每秒,地面上观测到人的速度就是火车的速度 人在火车上行走的速度。而且,不光是人在里面行走,似乎不论什么东西,你在火车了仍飞镖也好,打枪也好,都会满足这种简单的加法,也就是说地面上的人观察到的速度一定是 火车的速度加上火车里面东西的速度。

但是,当实验对象换成光的时候,这一切就变了。我们现在都知道光速的大约是30万公里每秒(后面的光速用字母c代替),如果我在火车里打开一个手电筒,我在地面上的人测量这个光速,它居然不是c 100,而是依然还是c。也就是说,我在地面上测量的手电筒的光的速度竟然不是光速 火车的速度,我在火车上测量光速是c,到地面上测量它还是c。

偶滴歌神啊,光为了与众不同,为何这么拼?

相对论通俗解释例子,相对论 简单解释 举例(3)

如何处理不听话的光

科学家们做了很多实验,最后的结果都是一样的:光这个顽固的小子不论谁在哪里测量,他都是c,完全不符合牛顿力学里最基本的速度叠加原理,这个事怎么处理?

有一大批人试图用以太来解释这个,后来这一批全部阵亡,不解释。

爱因斯坦想,光这小子好像确实与众不同,不同参考系下的光速确实都是一样的,不符合以前的叠加原理,这种事情要怎么办呢?

为什么光速会不变呢?想不通,既然想不通,那就干脆假设光速是不变的,看看能推导出一些啥东西来,而且如果假设光速是不变的,麦克斯韦电磁学和牛顿力学之间的矛盾也好解释了,也能解释一些其他的难以理解的现象,这真是一举多得啊。

相对论通俗解释例子,相对论 简单解释 举例(4)

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