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相对论的根源

2020年2月9日  来源:近贤悟道 作者: 提供人:liaobai49......

牛顿力学简略回顾

相对论的科普读物,也许是受到爱因斯坦最初表述的影响,普遍使用“在xx观测者看来”这类说法,而用于“看”的光又是相对论的核心元素,这种说法给读者一个严重的误导,似乎相对论所说的时空变化并不是“真正的”变化,而仅仅是一种观测者的视觉效果。

说起来,最符合“直观常识”的物理学是亚里士多德的理论,不过,现在但凡受过义务教育的人都能不费力的理解牛顿物理学的结论,当然只是理解结论,不是推导过程。所以我们就把牛顿的成果作为“直观常识”来展开讨论。

首先简单回顾一下牛顿的力学三定律:

惯性定律: 在没有外力作用下,物体保持静止或者匀速直线运动。

加速度定律: 加速度与受力大小正比,与物体质量成反比。

反作用力定律:作用力与反作用力大小相等方向相反。

三定律之外,牛顿力学还有下面这几个重要概念:

时间和空间:时间和空间都是均匀分布的,时间和空间与物体的物理状态无关,时间和空间二者之间也无关,时间是单向流逝的。

惯性系:惯性定律成立的参考系是惯性系。

质量:物体的固有属性,与物体的运动状态无关。

好,说完“直观常识”,下面开始颠覆了。很多人说相对论颠覆了牛顿力学。怎么颠覆的呢?核心就是“光速不变”这个事实和“光速不变”这个假设。你没看错,光速不变既是个事实,又是个假设。为什么会这样呢?这是因为日常语言是不够严谨的,“光速不变”这个表述包含了三个完全不同的含义。


相对论 / 惯性 / 加速度 / 反作用力 / 惯性系 / 质量 / 光速

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