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599、放下颠倒梦想;将黄瓜拍扁在菜板上……
送交者: 和颜清心 2019年01月30日14:09:02 于 [教育学术] 发送悄悄话



悟.jpg




《狭义相对论》



      第5章


 

   时间的延缓

 


狭义相对论改变了有关时空的概念。

 

先来讨论时间。


过去认为,时间是以同样速度通过任何地方的。


但是,依照狭义相对论,时间概念是要改变的。


这种改变的数学基础来源于勾股定理,


相91.jpg



即,

 

‘直角三角形’的两条直角边的平方


等于斜边平方。

 

【图解·勾股定理】

 

直角三角形两条直角边的长度的平方之和


等于斜边长的平方。


相41.jpg







a为3;b为4;c为5


32+42=52



一  投球游戏和光的运动


相42.jpg


现在,假设有一艘接近光速飞行的宇宙飞船,


它在空中作与地面平行的等速运动。

 

如下图所示,


宇宙飞船内的手电筒 

相43.jpg



从船内一的  A点   

相44.jpg




射向船内另一的 B 点

相45.jpg



相·46.jpg





从宇航员的眼里看来,

 

光,相对于飞船前进方向垂直地


A点向着B点传播着,   



如下图所示:  

          


相46.jpg

 

    (在天上的宇航员看到光的传播情况)





地上人.jpg




那么,站在地上的人

 

将会看到怎样的情况呢?

 

站在地的人将看到:


 

A点射出的光,

 

不是与飞船前进的方向垂直地传播:

 

而是如图示那样,


稍微往前倾斜地传播到 B

 

B上加一个撇(’)】


相47-=-=.jpg

             


                   (地上人看到的光的传播情况)


 

之所以产生这样的情况,

 

是因为, 从 A 点射出的光,

 

到达  B  点时,由于飞船的前进,


   (地上人看到的光的传播情况)

 

 

使  B 点,往前移动到   B 点。

 

 

上述情况,


与我们日常可以体会到的现象相仿佛。

 

例如,


我们可以用等速前进的列车    

 

来代替宇宙飞船

 

我们让2个孩子玩‘投球游戏’

 

(他们分别站在车厢两的座位边儿上)。



列车内的乘客可以看到,

 

孩子们相对于“列车前进方向”垂直地投着球。

 

 

想象:拍黄瓜,“啪”地一声,


将一根黄瓜拍扁在菜板上……,



黄瓜1.jpg

 

         

黄瓜2.jpg



如是:

 

您也可以想像将一个‘三维空间’,


“啪”地一声,


“拍”成一个‘二维平面坐标系’——


 

如图所示:        


相50.jpg

   

 

相49.jpg






列车内的情景:


乘客看到的是孩子们相对于“列车前进方向”


垂直地投着球;



相对论6.jpg



相52.jpg

 



这时,在列车之外,有一个站在地面上的人,


如果叫他来看这场投球游戏,



相对论7.jpg



那么,他将看到:


球,不是随着与列车前进相垂直的方向飞,


而是偏着前进方向倾斜地在飞。


理由是,一方投出的球,在到达另一方时,


列车已经向前移动了一段距离。


如果我们把这个作低速运动的球,

 

改为是一缕光   

 

那么,这个原本是作低速运动的投球游戏,


就与前述的宇宙飞船内有关手电筒的实验相类似了。



电筒2.jpg

 




下面就让我们来说一说


有关作极高速运动的时间的问题。




未完待续,谢谢。



  


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