通俗解读狭义相对论,其实非常简单!

通俗解读狭义相对论,通俗其实非常简单!解读

1、狭义相对通俗解读狭义相对论,实非其实非常简单。常简相对论这个主题,通俗在我向大家普及科学知识的解读旅程中占据着至关重要的位置,我也曾多次对其进行过科普。狭义相对今天,实非咱们换一种方式,常简通过讲述一个故事,通俗我将尽可能用平易近人的解读语言,向大家描绘狭义相对论的狭义相对前因后果。故事得从电和磁的实非探索之旅讲起。

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2、常简众所周知,法拉第在将近两百年前就揭示了电磁感应现象。其实在那个时候,科学家们就已经觉察到电与磁之间肯定存在某种联系,只不过在短时间内,他们还没能弄清楚这两者间的确切联系。后来,我们都得知了那位杰出的科学家麦克斯韦,提出了卓越非凡的麦克斯韦方程组,把电和磁完美地统一在了一起,自那以后,电与磁便成了一家人。麦克斯韦方程组的神奇之处究竟在哪里。

3、说它是人类有史以来最优美的方程组,绝对不为过。麦克斯韦方程组将电与磁之间的相互转化规则阐释得淋漓尽致,如此完美的方程组,自然受到了整个物理学界的喜爱,而爱因斯坦也是其中之一,他对这组方程式爱不释手。自古以来,爱因斯坦对光有着特殊的偏爱,而光实际上是一种电磁波,电磁波的种种自然归麦克斯韦方程组所管,这也正是爱因斯坦如此钟爱麦克斯韦方程组的原因所在。麦克斯韦方程组能推导出电磁波的传播速度,也就是光速。

4、在这个公式中,光速是一个常数,只与真空中的磁导率和介电常数有关,而这个公式里并没有提及到任何参照系。这给爱因斯坦带来了灵感,当其他物理学界大咖们还在寻找参照系“以太”以解释光速时,爱因斯坦却大胆提出了一个观点:为何我们一定要寻找光速的参照系呢。如果光速本身就是绝对的,不需要任何参照系,那我们何必苦苦追寻那个未知的以太呢。于是,爱因斯坦大胆地提出了光速不变原理。

5、这里要纠正一个普遍的误解:许多人认为迈克尔逊莫雷实验证明了光速不变,实际上并非如此,该实验最多只能说明以太不存在,甚至面对实验结果,迈克尔逊和莫雷本人都不愿相信以太真的不存在,他们更愿意相信实验出错了,因为他们心里清楚,如果以太真的不存在,就意味着牛顿力学体系将轰然倒塌,这是他们无论如何都难以接受的。既然迈克尔逊和莫雷都不敢相信“以太不存在”的结果,他们当然更不可能去思考“光速不变”的可能性。当然,这个实验确实出现在爱因斯坦提出狭义相对论之前,或许在某种程度上又给了爱因斯坦新的启发,让他更坚信以太确实不存在,并加速了他提出光速不变原理的步伐。那么,光速不变原理具体是指什么呢。

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1、当然不是指“光在真空中的速度是每秒30万公里”,而是指在任何运动状态,相对任何参照系,光速始终保持不变。换句话说,光速是绝对的,与其他任何速度相加后依然是光速。举个例子你就明白了。假设我静止在地面上,打开手电筒,射出一束光。

2、在我开启手电筒的那一刻,你以0.9倍光速去追那束光,在你看来,那束光的速度应该是多少呢。按照我们传统的速度叠加法,应该就是0.1倍光速。但实际情况呢。那束光的速度仍旧是光速。

3、也就是说,不管你的速度有多快,在你看来,那束光的速度始终保持光速不变,就是这么霸道。这就是所谓的光速不变原理。

4、除了这个原理之外,还有一个相对性原理,简单说就是在惯性系中,物理定律是相同的。具体该如何理解呢。我正在跑步,速度是每秒5米,而你站在地面上不动。假设此时整个宇宙只剩下了我们俩,那么我们两个到底谁在动。

5、在你眼里,我在动;在我眼里为了弄清到底谁在动,我们需要这样表述:我相对于你的速度是每秒5米。这样的表达方式很容易理解,这在初中物理课上就学过了吧。但是,当“以太”的概念出现后,情况就不同了。以太,是绝对时空观的产物,人们认为空间是由以太构成的,空间里充满了以太,只是我们看不见也摸不到。

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