狹義相對論最核心的精髓是什麼?

我們都知道愛因斯坦創建了狹義相對論,這個相對論由於過於高深所以一般人都不懂,但是這個理論卻可以通過非常通俗易懂的語言表達出來,不需要繁瑣的公式推導,今天我們就來談談狹義相對論的核心和精髓。

其實我在之前的文章已經講過這個理論。首先你要明白狹義相對論為什麼會被提出來?因為有個現象無法解釋“光速不變”。怎麼個意思呢,當時牛頓力學大展風采,麥克斯韋電磁學也在自己領域嶄露頭角,就在人們以為物理世界大廈已經建成,後面的學者只需添磚加瓦做點皮毛工作即可的時候,突然出現了一個現象無法解釋,那就是我們用儀器去測量光的速度,發現測量出來的數值居然永遠都固定不變,簡稱“光速不變”現象。

狹義相對論最核心的精髓是什麼?

所以大家要明白一個道理,“光速不變原理”不是由哪個科學家發明的理論,而是人們做了無數實驗發現的一個“現象”而已。既然發現了光速不變,那麼科學家就要去解釋這個現象,但是如何解釋呢?用牛頓力學來解釋?不得行,因為牛頓的速度疊加公式告訴我們,一個物體的速度是多少取決於你選擇的參考系,你換了一個參考系,這個物體的速度也會變化,速度不可能出現“永遠不變”的情況。

但是人們還是不知道為啥去測量光速,不管測量儀器到底是如何運動的,也不管光源是如何運動的,反正你任何時候去測量光速,儀器顯示的數值永遠是299792458米/秒,似乎光永遠相當於任何物體都是運動的,光速也不會隨著參考系變化而變化。

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有不少網友表示,肯定是測量的儀器出問題了,因為光速太快,導致你測量產生了誤差。但是你要明白一個道理,光速的測量是經過不同的科學家團隊,研發不同的測量儀器,採用不同的測量原理,最後一致測量出的結果都是299792458米/秒,測量結果不是>c,也不是

狹義相對論最核心的精髓是什麼?

既然出現了這種詭異的現象,就必須要有人去解釋,但是從現有的理論(牛頓力學)出發,已經無法解釋這個現象了,所以愛因斯坦認為:肯定是我們人類幾千年建立的直覺出了問題。但是人類建立的直覺多的去了,到底是哪條直覺出問題了呢?愛因斯坦經過深度思考終於明白了,其實就是我們對時間和空間的理解出問題了。

有人也許會好奇,時間和空間的理解能錯到哪裡去?其實我們大家都默認了一個事實,那就是時間和空間這兩個物理量是絕對的,比如你站在地面靜止往前扔一個石頭,從扔到石頭落地你計時發現花了2秒,那麼由於直覺告訴我們這個扔石頭的過程無論選啥當參考系應該都是2秒才對,你以地面為參考系是2秒,你選擇一個運動中的火車為參考系也是2秒,也就是說這個2秒不會因為參考系切換而改變,這就叫“時間”是絕對的。但是愛因斯坦說:要想解釋為啥光永遠相當於任何物體速度都是299792458米/秒,就不能再把“時間”當成絕對的了,必須把“時間”當成相對的。也就是說剛剛扔石頭的過程,如果以地面為參考系的確是2秒,但是如果換了一個參考系,則可能是10分鐘,再換一個參考系可能是10年。也就是相同的物理過程花費的時間,會因參考系的切換而切換。

狹義相對論最核心的精髓是什麼?

同樣“空間”也不再有絕對性了,你在地面靜止發現一根木頭是5米,按照直覺告訴我們,這個5米一直都是5米,不會因為參考系變換而變化,但是愛因斯坦依然告訴你:要想解釋光速為啥不變,必須把“空間”也認為是相對的,木頭以地面為參考系是5米,但是換了一個其它參考系也許只有2米。

當你把時間和空間都改為相對,那麼就可以解釋光速為啥不變了,同時也保全了牛頓力學的一切,也就說牛頓力學僅僅是狹義相對論在速度較低情況下的一種對客觀世界的近似表達而已。因為根據愛因斯坦的公式,當物體運動速度沒達到0.1倍光速時,時間和空間的相對性是非常微弱的,讓人難以察覺。

狹義相對論最核心的精髓是什麼?

所以當你把時間和空間認為不再絕對,而是相對的,你才真正明白啥是狹義相對論。我是小彭來給您解惑,大家如果喜歡我的文章可以關注我,如果對文章有異議可以留言評論。

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