一本人人能讀懂的“相對論”

說起相對論赞赖,許多人的反映可能和我一樣,什么是相對論冤灾?更有甚者或許連相對論這詞都沒有聽過前域,但有一句話,大家肯定都聽過韵吨。

偉大的愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了這個世界的奧秘——世間萬物都是相對的匿垄,沒有什么是絕對的。

很熟悉归粉,對不對椿疗?而且對于這句話,你也從來沒有懷疑過盏浇,對不對变丧?

然而汪潔在《時間的形狀:相對論史話》這本書中,開篇就點出這是在給愛因斯坦抹黑绢掰。

事實上,愛因斯坦在晚年一直很不喜歡別人把他的理論叫做“相對論”,他覺得他自己這個理論叫做“不變論”滴劲,因為他的理論中最重要的部分是那些數(shù)學方程式中的不變量攻晒。而愛因斯坦的相對論都是從“在任何慣性系中,所有物理規(guī)律保持不變”和“在真空中光的傳播速度恒定不變”這兩條原理上發(fā)展而來的班挖。

那為什么不叫“不變論”而要叫“相對論”呢鲁捏?那我們就得跟隨作者汪潔的視角去探索那些我們不曾知道的真相。

汪潔在《時間的形狀:相對論史話》這本書中萧芙,并沒有談及非常多高深的物理概念给梅,而是有很多天馬行空般的小故事。用詼諧幽默的語言和戲劇化的橋段双揪,向讀者闡釋了相對論动羽、時空彎曲、黑洞蟲洞渔期、多維空間运吓、萬物理論、超弦理論等等物理學界的重要理論疯趟。

相對論的提出拘哨,既是愛因斯坦天才頭腦的創(chuàng)見,也是科學發(fā)展的必然信峻。即使沒有這個愛因斯坦提出相對論倦青,一定還會有下一個愛因斯坦會提出,只不過科學就會稍微延緩一下發(fā)展的腳步盹舞。

十九世紀五十年代姨夹,麥克斯韋建立了描述電磁現(xiàn)象的完美的麥克斯韋方程組,通過此方程組矾策,麥克斯韋計算出了電磁波的速度磷账,沒想到這個速度就是光在真空中的傳播速度,由此麥克斯韋認定光也是一種電磁波贾虽。在這里逃糟,光的速度是由公式直接推導得出,已是隱含了光速恒定的概念蓬豁。

之后绰咽,著名的邁克爾遜-莫雷實驗證明了真空中根本沒有“以太”這種光的傳播介質(zhì)。這個實驗對當時的科學界具有相當?shù)恼饎拥胤啵驗槟菚r還是牛頓經(jīng)典時空一統(tǒng)天下的時候取募,光的速度那時已是眾人皆知,不過按照牛頓經(jīng)典理論蟆技,光的速度一定是相對于某個不動的物體玩敏,這個不動的物體被大家假象為是真空中一種靜止不動的介質(zhì)——以太斗忌,以太是光傳播的介質(zhì),同時又相對于光速恒定旺聚,這樣织阳,牛頓的經(jīng)典時空就非常完美了。

然而邁克爾遜-莫雷實驗的結(jié)果讓科學家們?nèi)珲喸诤砼榇猓虼吮环Q為二十世紀飄在科學界的兩朵烏云之一(另一朵是黑體輻射實驗唧躲,引發(fā)了量子理論的誕生)。

如何解釋邁克爾遜-莫雷實驗的結(jié)果成了當時的一件大事碱璃,此時年輕的愛因斯坦大膽假設(shè)弄痹,認為光的速度并不需要參照物,而是一個常數(shù)嵌器,并在此基礎(chǔ)假設(shè)上建立了輝煌的相對論肛真。

這就解釋了為什么叫“不變論”比“相對論”來的更貼切,因為相對論的基礎(chǔ)都是在恒定的因素上演變而來嘴秸。當我們知道這個基本原理之后毁欣,我們在去分析廣義相對論、狹義相對論岳掐,就能更好的理解相對論的整個體系凭疮。

相對論是研究時間、空間串述、運動這三者關(guān)系的理論體系的總稱执解,它是這一百多年來人類最偉大的兩個理論之一(還有一個是量子理論)。地球自轉(zhuǎn)纲酗,日出東方衰腌,這些看似尋常的事情,其實都是時間的表達形式觅赊。

本書中除了相對論右蕊,奧卡姆剃刀原理給我的啟發(fā)最大。

什么是奧卡姆剃刀原理吮螺?

如果你發(fā)現(xiàn)一個很奇怪的現(xiàn)象饶囚,要對它進行解釋就不得不做很多假設(shè),可能不同的解釋需要不同的假設(shè)鸠补,而根據(jù)奧卡姆剃刀原理萝风,那個需要假設(shè)最少的解釋往往是最接近真相的解釋。

作者用《皇帝的新衣》來舉例說明紫岩」娑瑁看到皇帝在大街上光著身子行走的奇怪現(xiàn)象時,每個人的假設(shè)都不同泉蝌。

1歇万、假設(shè)皇帝身上穿著一件世界上最華美的衣服揩晴;

2、假設(shè)只有聰明人才能看到這件衣服堕花;

3文狱、假設(shè)我是蠢人粥鞋,所以我看到?jīng)]穿衣服的皇帝缘挽;

4、假設(shè)皇帝根本沒穿衣服呻粹,所以我看到的就是光著身子的皇帝壕曼。

有4種假設(shè),根據(jù)奧卡姆剃刀原理等浊,第4種假設(shè)最少腮郊,所以最有可能接近真相。這也就說明如果某個條件是不能被我們感知和檢測到的筹燕,那么和沒有這個條件根本就是等價的轧飞。

這個原理是人類智慧的精華,也是幫助我們看清這個紛繁迷亂世界的“第三只眼”撒踪,所以在很多物理學研究中过咬,基本都遵循這個原理,才有可能讓我們更加接近真相制妄。

而這個原理掸绞,對于我們普通人的生活來說,就是能夠讓我們對任何自己不知道耕捞、不明白的東西衔掸,當人云亦云的時候,能夠保有遲疑的態(tài)度俺抽,從而剝開迷霧敞映,看清事物的真相。

《時間的形狀:相對論史話》這本書中還有許多各式各樣的原理磷斧,可能你都看不懂振愿,但哪怕只要你看懂一個原理,這個原理就可以受用終生瞳抓。我想這也是作者寫這本書埃疫,想傳遞給讀者最有價值的部分。

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