狭义相对论简说29-杨雷牛顿绝对时空观•牛顿在他的名著《自然哲学的数学原理》一书中,对绝对时间和绝对空间作了明确的表述:时间和空间是两个独立的观念,彼此之间没有联系,分别具有绝对性。•所谓绝对,是指时间和空间与观测者的运动状态无关。•光为什么传播得那么快呢?•因为它是一种电磁波。而电磁波又是怎样传播的呢?•根据伟大的麦克斯韦方程式可以看出来,因为震荡的磁场必然产生振荡的电场,而振荡的电场有必然产生震荡的磁场,如此循环下去就成了电磁波。•那么我们时不时可以这样认为:电磁波的传播速度是第一个“振荡”引起了第二个“振荡”的反应速度呢?•思维实验•光,它的传播速度其实是“每一个报数的人,他们的反应速度”,真空充当的就是报数人的角色,而交替变化的电,磁场就是报出去的这个“数”两个原理:一、对于任何参考系来来说,在真空中光的传播速度不变。伽利略相对性原理•在所有惯性系中,力学规律保持不变。萨尔维克地之船:如果我们被关在一艘大船的船舱中,你带上一些小飞虫,在舱内放上一只大水罐,里面养上一条鱼,再挂起一个水瓶,让水一滴一滴地滴到下面的水罐中。然后以开始观察飞虫的飞行,观察鱼的游动,观察水滴入罐,但是不论你观察的多仔细,你都不可能判断这艘船是静止还是匀速直线运动中。•但是,上帝是公平的。他不会偏袒任何一种规律。•想象一下,如果在不同惯性系中,普遍的物理规律是不同的,那么我们会看到什么?两个原理:一、对于任何参考系来来说,在真空中光的传播速度为常数c。二、在任何惯性系中,所有的物理规律保持不变。•思维实验:光子钟•(ct)²+(vt’)²=(ct’)²第一步,先把括号都去掉:c²t²+v²t’²=c²t’²第二步,两边同时减去v²t’²:c²t²=c²t’²-v²t’²第三步,两边同时除以c²:•最终整理:这就是流芳千古的相对论因子γ(伽马)•你是不是以为你找到了长生的秘诀,因为运动越快,时间就过得越慢。我们姑且就认为没错。现在让我们粗略计算一下我们能年轻多久。•先从做跑车开始吧,假设跑车的速度是200千米/小时,也就是55m/s,相对论因子γ=1.00000000017.这什么意思?就是说你在这列火车上做了100年后,你下了车,你会发现你只比你的双胞胎弟弟年轻了53.6秒!•OK,跑车太慢,根本达不到效果,这次我们换成登月飞船。登月飞船的速度是10200米/秒,γ=1.000613063。就是说你在登月飞船上呆了100年后下来,你年轻了22.4天?好吧,这个结果我知道你也不满意。现在我发明了一艘速度能达到0.9c的飞船,相对论因子达到了2.3.也就是说你的一年相当于地球上的2.3年。若速度能达到0.99c,则γ=7.若达到了0.99999c,则γ=224.•好了,我们不用再算了。现在我要打破你的长生梦了。不说能不能无限接近光速。就算能,我告诉你,当你坐上0.99999c的飞船飞了1年后回来,你会发现地球的的确确过了224年。但是对于你的感受来说,你真真切切也只过了1年。一分不多,一分不少。•你的一切思想动作都变慢了。我们吃一个包子1分钟,而你却要224分钟。我们打个嗝只要一秒钟,而你需要224秒。所以,意义何在?谢谢