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一百多年前 , 相对论横空出世 , 彻底打破了人们几千年来形成的固有思维方式 , 让人类领略到了相对的时空观 。
爱因斯坦提出狭义相对论的一个重要前提就是“光速不变原理”(还有一个是相对性原理) , 这个原理表明 , 无论我们如何测量光速 , 无论在什么地方 , 在什么样的运动状态下测量光速 , 得到的光速都是不变的 。
【重新定义了时间和光速,爱因斯坦告诉你为何不能超越光速!】
举个例子 , 我静止在地面上 , 你以99%的光速飞行(假设你可以做到) 。 那么在你和我眼里 , 地面上的路灯发出的光线的速度是多少呢?
在我眼里 , 光线的速度是光速 , 这很容易理解 。 但是在你眼里呢?
由于你的速度达到99%光速 , 是不是意味着在你眼里 , 光线的速度只有1%光速呢?(简单的速度叠加 , 光速减去你飞行的速度) 。
事实上并非如此 , 无论你的速度多快 , 你看到的光线速度都是光速 。
而如果你拿着一个手电筒以99%光速飞行 , 在我眼里手电筒发出的光的速度并不是光速+你的速度(也就是199%光速) , 而仍旧是光速 。
光速不变原理其实就是一个假设 , 也可以说是公理 , 无需证明 , 但绝非随意的假设 。
由于爱因斯坦提出新的时空观完全颠覆了人们的传统认知 , 直到今天仍旧有不少人不愿意接受狭义相对论 , 更不要说一百多年前爱因斯坦刚刚提出狭义相对论时 , 当时的人们认为爱因斯坦的观点太激进了 , 根本不愿意接受 。
但是随着时代发展 , 科学家不断对狭义相对论进行各种实验验证 , 结果都证明了狭义相对论的正确性 。 如今 , 狭义相对论的理论早已应用到我们身边每个角落 。
最好的例子就是导航定位系统 , 开车的朋友都离不开定位系统 。
简单来讲 , 导航定位是利用地球上空的卫星进行准确定位 , 为了保持足够的精确性和一致性 , 必须要做到卫星时间与地面时间完全同步一致才行 , 否则导航就会失效 。
而由于卫星相对地面的速度很快 , 就会出现时间膨胀效应 , 卫星上的时间会比地面的时间慢 , 每条慢大约7微秒左右(也就是百万分之一秒) 。 不要小看如此短暂的时间 , 积累下来也会造成明显的时间错乱 。
狭义相对论不仅仅告诉了人们时间和空间是相对的 , 速度越快时间就越慢 , 会引起时间膨胀效应和尺缩效应 , 同时也告诉了我们光速不仅仅是恒定的 , 而且光速也是宇宙速度极限 , 没有什么东西能超越光速 。
狭义相对论中还有一种效应叫做“质增效应” , 速度越快 , 质量就越大 。 当速度无限接近光速时 , 质量就会变得无穷大 , 想要再加速就需要无穷多的能量才行 , 整个宇宙的能量都无法做到 , 这现实是不可能的 , 也是为什么任何物体都无法达到或者超越光速的原因 。
爱因斯坦的相对论经受了一百多年的考验 , 如今早已成为现代物理学大厦的两大基石之一(另一大基石是量子力学)!
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