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光速不可超
人类世界的速度比光速要慢得多
即使是汽车火箭
离光速也还有相当的距离
能主宰人类世界的是牛顿力学
它在人类目前的活动范围内基本是成立的
爱因斯坦对牛顿力学的修正
牛顿第一定律
任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态
直到外力迫使它改变运动状态为止
牛顿第二定律
物体加速度的大小与核外力成正比
与物体质量成反比
加速度的方向与合外力的方向相同
牛顿第三定律
相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等
方向相反
作用在同一条直线上
仔细看这三条定律
它们是对称的
比如作用力和反作用力
它们是静止的
比如一切物体都试图保持静止状态
它们是平衡的
也就是智能守恒
牛顿认为世界就是这样的
是和谐的
优美的
对称的
静止的
被动的
机械的和平衡的
科学家的这种形而上的立足点很重要
像爱因斯坦
哥德尔等对物理规律的认识也立足于他们对这个世界形而上的认知之上
牛顿的体系就是你只要给我一个初始状态
我就能知道你未来任何一个时刻的状态
这是牛顿力学里非常重要的一个特点
知道初始态可以推导出永远
这叫宿命论
就是你生下来
我就知道你将来是怎么回事
牛顿力学给人安定感
确定性
但这只是牛顿的一厢情愿
他认为世界就是这样确定的
可事实并非如此
牛顿力学碰到很多问题
尤其是天体和光速的问题
爱因斯坦因此提出狭义相对论来修正牛顿力学的不足
可以用智能公式来表示
那么根据公式
如果速度等于光速
则分母为零
能量就是无穷大
能量不可能无穷大
只有质量非常小的粒子
比如电子
其速度才有可能接近光速
但也达不到光速
所以光速不可超
我们可以通过洛伦兹变换得出很多结论
牛顿系统用的是伽利略变换
但是在爱因斯坦的这个系统里不适用
得出的其中一个结论就是速度越快
质量越大
另一个是速度越快
长度越短
一根杆子沿着某个方向移动
当接近光速的时候
杆子会缩短
孙悟空金箍棒的传说看来也是有理论基础的
只要速度够快
金箍棒就可以缩短
第三个重要的结论是速度越快
时间越慢
这是从爱因斯坦狭义相对论推导出的一些有趣的公式
这些公式都跟我们的常识不符
比如我们通常认为物体的质量是不变的
物体的长宽和高是可以测量的
不会无缘无故的变化
比如我们的手机是多大就是多大
时间是恒定的
均匀的
不变的
但是爱因斯坦的相对论告诉我们
三维世界是个变量
不仅如此
要准确叙述我们所处的宇宙
还要引入时间这个变量
三维世界必须升级为四维世界
爱因斯坦的狭义相对论告诉你
这个世界不是三维的
是四维的
原本我们觉得时间不是个变量
在牛顿力学里
时间是不会变的
但是爱因斯坦告诉我们
时间是个变量
时空是紧密搅合在一块的
我们处在一个四维的世界里
这个世界是个什么样的思维世界呢
当物体运动的时候
时间会变
长度会变
质量也会变
一模一样的两个人
一个人住在山顶上
一个人住在山脚下
哪个人活得更长呢
考虑到地球自转
山顶上的人转得快
理论上来说
山顶上的人比山脚下的人活得长
一个人整天在宇宙中旅行和一个人在地球上不动
哪个人活得长
旅行的人活得长
因为人类的运动速度很少接近光速
所以我们感觉不到这些
但假如我们成为粒子
那就不得不考虑这些了
爱因斯坦在思考这个问题的时候
考虑过各种不同的可能性
其中有种可能性认为光速是可变的
因为根据原来的伽利略变换推导出来
光速是不一样的
我在汽车里
你在火箭上
我们俩看到的光速是不一样的
这非常自然
但爱因斯坦大胆假设
不同的惯性系光速不变
而且光速不可超
这个假设最后全部通过了实验的验证
因为这个假设
才有了狭义相对论
为什么光速不可超
为什么光速在惯性系里都是一样的
所有其他速度都是相对的
唯独光速是绝对的
还是不可超的
也许光速就是人类的结界
我们被限制在这个时空里
无法跨越
中国古代神话里说
天上一日
地上十年
这个道理跟相对论说的一模一样
不知道爱因斯坦当时是不是知道中国的这个神话故事
天上速度快
天上一年
地上就好几年
这就是相对论
神话有时候出奇的准确
有时候有预言的作用
看来我们不能简单的将其看成儿童故事
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