光速恒定对于宇宙本身有重大的意义 , 让我们从一个简单的例子开始了解 。 我们都坐过火车 , 它的速度能达到多少呢?就假设是300公里每小时吧 。
但若改变观察点就会有不同的答案 。 地球以大约每小时1600千米的时速绕着地轴旋转 , 所以如果从太空来看 , 火车的速度就快得很多 。 还有 , 整体而言 , 地球绕着太阳旋转 , 时速为108000千米 。 而就连太阳也并非是静止的 , 它绕着银河系的中心旋转 , 而银河系也在太空中旋转!
那么如此看来 , 火车的行进速度究竟该有多快呢?
答案完全取决于从哪里观察 , 可能是每小时300千米 , 每小时1600千米 , 每小时108000千米 , 甚至更快 。 这到底是怎么回事呢?
我们都知道 , 速度多少是相对于观察点的 。 但不同于火车的速度 , 无论从任何观察点 , 光速始终保持恒定(简单举个例子 , 你以每秒5米的速度奔跑 , 你身上发出光的速度仍旧是光速 , 而不是光速+5米/秒) , 因此一般的观点就开始土崩瓦解!
为了解释为什么会这样 , 爱因斯坦想象出一列火车 , 它设计了一项思想实验 , 探寻像点燃打火机这么简单的事 , 为何不同的人会看到不同的结果 。 他想象有人在火车车厢中玩打火机 , 车厢两头各有一个人在看 , 两人与打火机的距离相等 。
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爱因斯坦表示值得探究的问题不在这两人看见了什么 , 而是何时看见 , 因为他们都在同一节车厢里以相同的速度前进 , 两名观察的人都在同一时间看见火光 。
但是对于车厢外面的人呢?他们会看见什么状况呢?
对于车厢外的人来说 , 从他的角度来看 , 由于火车往前行驶 , 在火车前面的人需要多一点时间才能看到光束 , 而另一方面 , 往后移动的火光需要移动的距离较短 , 因为火车后面的人朝着火光移动 。 所以车厢外的人先看见火光传送到火车后面的人 , 然后再传到后面的人 。
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这就意味着 , 行进列车上发生的事 , 若同在列车上就觉得是同时发生 , 而如果站在站台上就会觉得有时间差!
让我们先暂停一下 , 仔细想想这件事到底有何含义 。 这表示我们无法确定事情是否真的同时发生 , 现实本身取决于人的所在位置 。 如果把此次思想实验提升到整个宇宙的层次 , 就会变得更光怪陆离!
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如果现实取决于人的位置 , 那么宇宙的实际状况又该如何得知?更重要的是 , 我们查出宇宙运作关键的几率有多大?毕竟连两件事是否同时发生都无法判定了!幸运的是 , 天才爱因斯坦横空出世 , 在他的著名的狭义相对论中提出了解答 。
爱因斯坦提出弹性现实的理论 , 因为时间本身就有弹性 。 这听起来很怪异 , 但这种弹性却在物理学上开启了全新的概念 。 同时爱因斯坦继续提出 , 就像磁性 , 电力和光线一样 , 时间和空间都在他所谓的“时空”中彼此纠结 , 而这个时空也有弹性 , 时空的弯曲变形取决于物体的质量 , 比如恒星 , 行星以及星系 , 它们都能让时空变形 。
但真正神奇的是这类变形也可解释牛顿多年前所发现的神秘作用力 , 万有引力就是时空扭曲的结果!
时空扭曲听起来可能玄乎得让人毫无头绪 , 但其实一点也不玄乎 。
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想象一艘船锁定直线航道 , 正准备度过平坦的湖面 , 一个永远无限延伸的湖 。 平坦的湖面就如同未扭曲的时空 。 再想象湖面下出现一个大洞 , 湖水开始排掉 , 湖面因此扭曲 , 就如同时空因行星扭曲一样 。
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【光速|深层解读光速,时间和现实的本质,你看到的一切或许都是虚幻的!】此作用会将船向洞里拉 , 因此船开始绕着洞周围航行 。 这种作用就相当于巨大恒星或行星对时空产生的作用 。 时空会在星体四周产生扭曲 , 把物体拉向星体 , 因此物体才会坠落地球 , 这就是万有引力的本质所在!
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