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主题: 聊聊相对论的世界（四）
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作者 聊聊相对论的世界（四）   
昭昭若昏
[个人文集]






加入时间: 2005/03/30
文章: 5677

经验值: 2610
文章标题: 聊聊相对论的世界（四） (695 reads)      时间: 2005-6-10 周五, 下午11:50
作者：昭昭若昏 在 寒山小径 发贴, 来自 http://www.hjclub.org

聊聊相对论的世界（四）
作者王麻子
０６／１０／２００５美国


预言５，能量耗掉的是质量

在极少量的物体中释放出巨大的能量无疑是爱因斯坦相对论给于我们这个时代影响最为广泛而深远的理论成果之一。如人所周知的１９４５年７月１６日在美国新墨西哥洲所完成的第一颗原子弹爆炸。
爱因斯坦关于能量和质量关系的公式E=mc2是怎么样推论出来的呢？说起来并不复杂。首先，这就是本人给那位黄药师反复多次讲述过的“物体的质量是随着速度的增加而增加的”这一相对论的著名论断。其次，两个物体如果在同一速度之下，重物体所持有的能量将比轻物体所持有的能量大。质量增加的同时能量将以光速的平方而增加，也就是说，全部的质量就等于所有的能量。
在这一划时代的定理中，E表示的是能量，m代表了质量，c等于光速。在现实世界中，每一中物质都具有无穷尽的能量。例如我们中国使用最多的煤炭，仅仅一公斤所保存的能量至少比现今美国全国所有的发电站所一个月所发出的电能还要多！遗憾的是我们现在燃烧一公斤的煤炭所得能量只不过是极少的氧化还原反应出的点滴能量罢了，仅仅只有它在原子核中所储蓄能量的３０亿分之一。

预言６，对方的钟表永远是慢半拍

在第三部分本人所列举的第六个公式中隐藏着相对论的时间观念。假如在宇宙空间运行着甲乙两艘飞船在相遇的一瞬间能校正一下时间的话，在数学上二者的时间被称为零时间。在甲超越乙拉开一定距离之后，甲乙的时间是不同的。
再具体地说，如果甲乙的相对速度是每秒１５００００公里，甲看到乙的时间是１０点，而甲的时间侧为９点。就是说甲较乙快了整整一个小时。
假如秒速是２６００００公里，甲将比乙再慢３０分。而乙所看到的侧是乙的时间慢于甲的时间。之所以如此，根本的原因是光波是有速度的，也就是说光的速度也是有限的。这和前面的介绍不是完全矛盾了吗？怎么回事，看官可能会问你王麻子不是在前面信誓旦旦说光速就象那潺潺流水在任何地点测量它都不变吗？怎么现在有否定了呢？是不是在糊弄人吧？
其实不然，爱因斯坦的过人之处就在于他的辩证法学得非常好，不象那些老牌物理学家不知变通。准确地说光速运行是因距离而影响了时间的。且看一个天文学的简单例子。假如在距离地球３００光年的猎户星座在２０００年１月１号有一超新星爆发，我们人类能观察到这一爆炸现象的时间将是２３００年１月１号。同样的爆炸在牵牛星看到的时间却是２２５０年的１月１号，因为牵牛星距离猎户星只有２５０光年的距离。所以，时间是由观察者所处的位置和光线的速度来决定的。

预言７，我们的世界是四维空间

既然时间是测量两点间距离的不可缺少的条件（见上面天文学的事例），那么我们的世界绝不可能仅仅是个三维的世界，而应该称之为四维（元）空间的世界。这又是爱因斯坦相对论的又一迷人之处。
在数学上，一条直线的距离，在一维空间里，可写成OA = x。在二维空间可写成，OA = 根号x平方 + y平方。
在三维空间里， OA = 根号x平方 + y平方+ z平方。
而在四维空间，就必须考虑到时间的因素而写成
OA = 根号x平方 + y平方+ z平方－(ct)平方。
但是，在这里时间并不是象一件物体那样用我们人类的肉眼能够看到，用手能摸到，所以不能用物理的方法进行考虑，也不能形象具体地指出哪里是四维空间。但是对于宇宙的形成的研究却具有极大帮助。那位剑桥大学的患了全身肌肉麻痹症的霍金博士正是根据爱因斯坦的这一理论而取得了关于时间，黑洞和宇宙形成巨大研究成果的。至于所谓的五维，六维空间的说法，其基本意义并不明了。

预言８，从宇宙返回的你已经老弱不堪

爱因斯坦关于在相对速度运动的物体上时间将变的缓慢的论断，让很多人产生了丰富的联想。其中最有名的就是光速运行可让人保持年轻。最著名的例子是，当人乘坐光速飞船飞向３３光年远的某星座再返回到地球时，尽管那人已经过了６６年的光景，但是由于用光速飞行是时间变慢，那人的６６年不过是弹指一挥间，而在地球上的妻儿老小却实实在在地经历了６６年，不是衰老就是上了西天，而那人依然年轻如昔，非要再娶个貌美得比女儿还年轻的姑娘再作冯夫不可。结果全家打闹地不可开交不了了之以悲剧收场。因而，乘坐光速飞船以保持长生不老是每个人的美丽梦想。天上方一日，地上已千年仿佛就在眼前。在这里，让我王麻子给具有这种幻想的人泼一大盆冷冻凉水，那完全是十足的江湖骗子般的胡说八道。
为什么呢？爱因斯坦的时间变慢的理论，是指两个物体在相对高速运动时相互的时间同时在变慢。对地球来说，飞船以光速飞走了，而对于飞船来说，也可以看作地球以光速飞走了。对地球人来说，６６年是弹指一挥间，而对于飞船的人来说岂不已经６６年了？
由于上述的两个结论是相互矛盾的，因而他们都是不真实的。从逻辑上来看二者皆为假。
之所以有这样的错误推理，主要的问题出在对爱因斯坦理论的错误理解。特殊（狭义）相对论确实预言了时间的变慢，但是前提却是物体之间的速度是恒定的，用行话来说，就是加速度为零的状态下才能发生的事情。而飞船在离开地球时若没有一定的加速度是不可能离开地球达到光速的。一旦物体有了加速度，所谓特殊（狭义）相对论的定理就不再适用，这时应该使用一般（广义）相对论的定理。
还有人说，让飞船绕着地球不停的转是否可行？回答是不可行。因为所谓绕地球旋转的速度并非是恒定的，所以同样不可能达到永远保持青春的目的。

五，科学的证言----相对论原来并非虚妄

上述花了那么长的篇幅介绍了那傻瓜爱因斯坦的基本理论的哲学推理，目的是让我们有一个最基本的印象，知道相对论并非象某些人所说的那样高不可攀深不可测，没有高等数学微积分线性几何陈景瑞式的傻瓜能耐就甭想知道个一二三。事实上连那爱因斯坦自己都形容自己是个最多只会高中数学的人。而现今的数学家越来越玄乎，为了自己计算的方便，代用了数不清的新鲜符号，成心就是让人们看不懂读不了以显示自己的工作多么得伟大高深。其实完全是脱了裤子放屁的多此一举。作为一个物理学家当然要有一个扎实的数学基础，但是更重要的侧是要有丰富的空间想像能力，在我眼里，与其把那爱因斯坦划归物理学家的阵营倒不如将其归入艺术家的行列更为恰当。
好，言归正传。一个理论或一个预言只要停留在纸面上而不能让人的眼睛看到或者摸到相信的人就不多。而对于影响巨大广泛的爱因斯坦理论如果不能在实验室在宇宙在我们的身边被反复地观察到的话，他的理论也只能昙花一显不再长久。所以不仅我们中国人信奉“耳听为虚，眼见为实”的格言，在科学界混饭吃的更是只相信自己的眼睛而怀疑一切。怀疑一切打倒一切是人类的通病也是人类前进的推动力之一。那么让我们来看看爱因斯坦是不是瞎掰，他是头骡子还是匹好马拉出来遛遛就知道了。

１，速度确实改变了质量

早在１９０２年至１９０９年之间，就有物理学家（这些人根本和爱因斯坦没有任何关系）发现了一个奇怪的现象，他们在测定从放射性物质中所释放出的贝它射线的粒子的电荷及质量时，所得到的数据却是极不相同，有的很重有的却有极轻。这显然是违背常识的，因为粒子应该具有不变的质量。于是乎，他们就进一步进行验证试验，发现越接近光速射出的粒子越重，而射速越小于光速的越轻。因此，这些物理学家就发表了自己看法观点，认为速度有可能影响了质量。后来，他们使用爱因斯坦的定理（２）将他们的试验结果代入计算的结果是每一个贝它粒子在静止状态下的质量是一致的。这是爱因斯坦的相对论在物理界的初试牛刀大获全胜，相当于诸葛亮的初战新野。
１９１６年物理界提出的新的原子理论是爱因斯坦相对论的第二次胜利。原来人们认为，电子是围绕着原子核进行椭圆形旋转的，就象地球绕着太阳那样。但是，根据相对论，电子或者太阳的行星的速度如果发生变化，其质量也必须发生改变。由于地球绕行的速度介于２９.８公里／秒和３０.６公里／秒之间，她的速度比起光速实在是慢得紧，因而我们并看不到地球质量的改变所引起的轨道的变化。但是，电子围绕原子核的旋转就不同了，由于电子的速度接近光速，所以电子的轨道绝对不是重复同一个椭圆形轨道不停地转，而是电子的椭圆形轨道一点点地向上方偏移，看起来和那美丽的玫瑰花瓣一样。用一句专业术语来说的话，椭圆的轴在作岁差运动。根据相对论的推理，如果电子在光速的运动中质量不发生变化的话，那么电子的轨道就是一个单一的椭圆形，如果电子在光速运动中质量发生了变化的话，那么电子的轨道必然呈玫瑰花瓣形。怎么证明这一点呢？大家都知道谁再有本事也看不见那可爱的小电子，即使看见了，电子也处于光速运动中，天大的能耐也瞧不见任何东西。
但是，人类与其他动物的不同之处就在于会使用间接证明法。我们都知道光有七色，之所以有七色是因为电子运动是所携带的能量和质量不同，因而可通过光谱学来证明电子的轨道到底是什么形状。简单地说吧，假如电子的轨道仅仅是一单一的椭圆形的话，那么它的光谱将呈现为单色或者单线。假如电子的旋转为玫瑰花瓣形的话，那么它的光谱就是复色或者多线条。试验的结果不出爱因斯坦所料，电子的轨道是玫瑰花瓣形的。这也就是为什么我们常常看到原子的形状常常绘制成一朵玫瑰中间一点的缘故。特殊相对论的质量随着速度的增加而增加的论断在此得到了彻底的证明。象黄药师网友只强调在光速下长度发生变化而根本不考虑质量的变化从而就武断地认为本人的说法错了，那是典型的知其一不知其二的逻辑。本人现在和将来任何时候都不会有能力把爱因斯坦的东西颠倒过来，因为他傻得太伟大了。伟大得让自以为聪明的黄药师搞不懂。
在这里多说一句，凡受过高等教育的网友一般都知道在美国和中国设有巨大的离子加速器，它们是用来干吗呢？其最基本的目的是利用磁力和机械的力量把粒子的速度提高到光速或者接近光速以观察物体的质量变化。通过粒子加速器，物质可达到光速的０.９９９９９９９倍，这时的粒子的质量已经达到了原来的９００倍左右。如果完全达到光速，那粒子的质量是巨大的。看官难道不感叹相对论的伟大吗？爱因斯坦难道有一只天眼看到那不可见的光速？反正我是不明白。同时也让本人深感相对论的世界是那么具有魅力而且多彩多样。（待续四）



作者：昭昭若昏 在 寒山小径 发贴, 来自 http://www.hjclub.org
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