狭义相对论

阿尔伯特·爱因斯坦与1905年发表了狭义相对论，“狭义”说明了并不是适用于所有场合，而是仅仅适用于某些特定情况。

 

如上篇《工具主义和现实主义》，我们的很多观点，在了解相对论之后，实际上是错误的哲学性/概念性事实（参见《世界观 - 经验事实和哲学性/概念性事实》）。

 

01

绝对空间和绝对时间

 

选取和《世界观 - 经验事实和哲学性/概念性事实》类似的例子，电脑说桌上有一根笔，我们拿出一根尺子，我们可以量出笔的长度15cm，那么“笔的长度是15cm”是一个经验事实。

 

现在，我们把这个笔系上一根绳子，然后拿着绳子旋转，在转动时，笔的长度是多少？

和将笔记本电脑放入抽屉一样，你会认为笔的长度还是15cm，这不是一个直接明确的经验事实。

我们认为运动中笔的长度还是15cm基于两点：①通过概念性事实推断；②认为空间并不会因为运动而缩小或者扩大 -- 绝对空间。

 

另外，假设一个双胞胎A和B，他们都是健康的普通人，A今年20谁，B今年多大了？

 

凭直觉B也是20岁，也是基于两点：①哲学性/概念性事实；②秉持绝对时间的观点，不管在哪里、对谁来说，时间流逝都是相等的。

 

后面会看到，狭义相对论对绝对空间和绝对时间都发起了挑战。

 

02

两个基本假设 - 相对性原理

 

相对性原则：如果两个观察者在两个完全相同的实验室里，只是两个实验室相对于彼此在进行匀速直线运动（也就是既不加速也不减速），如果此时两个实验室里正在进行完全相同的实验，那么两个实验的结果将完全相同。

从火车和地面视角，S不同，V也不同，从狭义相对论的视角t也不同，但是公式都是s= 速度*时间，--> 公式不变（协变性）。

 

03

两个基本假设 - 光速恒定原理

 

自由空间中（真空中），任何惯性参考系下，光速都是一样的。

在运动的小车上，处于小车中间的光线同时投向小车两侧A和B，从火车视角是同时的，从地面视角，B早于A， --> 同时的相对性。

 

04

狭义相对论

 

要接受光速恒定原则和相对性原则，同时要接受的是，对运动中的物体来说，空间和时间会发生一些让人惊讶的变化（可以由光速恒定原则和相对性原则推演）。

a. 时间膨胀： 对运动的人和物体来说，时间流逝变得慢。具体来说，在运动时，时间就是按照如下公式变慢。

这个方程被称为洛伦兹-菲茨杰拉德方程。

 

b.长度收缩：对运动的人和物体来说，长度会缩短。具体来说，在运动时，长度按一下比率缩短

c. 同时的相对性：从一个正在运动的视角看来同时发生的事件，如果从一个静止的时间来看就是不同时发生的。

如光速恒定原理中的Ta和Tb。Tb比Ta快，快的时间如下:

以下图为例

从B的视角来看，时间对于A来说，流逝的速度将会以时间膨胀的公式中的比率变慢，B的时钟过去了15分钟，那么在A的时钟上，时间只过了

 

也就是12分钟。

同样，A测出两块时钟BT1和BT2的距离是50KM，但是从B的角度看，这两块时钟的距离只有

 

也就是40KM。从B的角度看，与A有关的距离缩短了。

同样根据同时的相对性原理的公式

从B的角度AT1和AT2不同步，AT1比AT2快 

对A来说每过去15分钟，对B来说只过去了12分钟。同样地，由于B在运动，距离会缩短，因此B的两块时钟只相距800千米。假设从B的角度来看，他的两块时钟BT1和BT2是同步的，那么如果从A的角度来看，它们就不会是同步的。具体来说，BT2会比BT1快0.002秒。

 

为什么会如此？为什么对运动的人来说，长度和时间都会被压缩？为什么两个事件是否同时发生取决于观察事件的视角是否在运动？正如我们的前人发现他们一直坚信的经验事实（如地心说）其实是错误的哲学性/概念性事实。

 

THE END

- 晚安 -

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