都说速度越快长度越短是真的吗?狭义相对论到底讲了什么?

人类通过视觉看到世间万物,进行趋利避害。比如,行驶的轿车中,驾驶员看到路边的树木在飞快地后退,而路旁玩耍的小朋友却认为树木是不动的。

但是,在狭义相对论的视角下,不同的人看到的现象具有着不同的意义。狭义相对论大胆地指出:在相对运动中,不同视角的人将会感觉到不一样的距离、时间。

这就是说,坐在车里的人、路边站着的行人,即便两人带着相同的手表;但两只手表依旧会有不同的节律!并且,任意两个事件之间的时间间隔,都会有不同的结果。当然,这并不是说明手表的精度有问题,它指的是时间的本身。

比如,体育裁判拿着相同卷尺,对400米跑道上的两位运动员进行同时观察、测量,结果将会得到不同的距离。当然,这并不是测量方法、测量设备的误差;因为,物理学家发现:即便采用世界上最精确的测量仪器,每个人经历的时间、空间间隔也是不同的。

因此,爱因斯坦用狭义相对论准确地为人类展现了关于“运动直觉与光性质的矛盾”,但是这也有一定的弊端,就是相对运动的观察者,不具备看到相同的时间、空间的能力。

爱因斯坦的狭义相对论以准确的方式解决了我们关于运动的直觉和光的性质的矛盾,但是也付出了代价:相对运动的观察者不再会看到相同的空间和时间。

自从爱因斯坦发布狭义相对论成果至今,时光荏苒,已度过接近百年;但是,如今大多数人们依旧把时间、空间认为是绝对的东西。显然,狭义相对论并没有进入我们的内心世界,因为我们无法感受到它的存在!

小编认为,最主要的原因是:狭义相对论与我们的直觉是相违背的。那么这一切的原因究竟是因为什么呢?

科学家解释道:爱因斯坦的狭义相对论,主要依赖于人类的运动速度。而目前,汽车、轮船、客机、火箭的运动速度所产生的效应可以说是微不足道的!

事实上,骑自行车的人、坐在飞机的人,的确经历着不同的时间和空间,但受限于速度,这种差别几乎可以忽略不计。但是,如果我们人类文明可以达到2级,甚至3级,以接近光速的速度乘坐飞船;那么,此时相对论效应将会异常明显。

小编想来:以人类目前的科技水平,这显然是不可能的。我们现在还不具备飞出太阳系的能力,但是科学家在上个世纪,就利用有限的条件,做出了测量。

1970年,美国刚出现老版的高性能车(高速赛车)。斯里姆用自己的钱买了一辆新的Trans Am赛车,他邀请自己的好朋友吉姆帮他测试自己的汽车性能。斯利姆将汽车开在了1000米长的赛道上,由吉姆帮他测试时间。

为了实验的准确,斯利姆和吉姆二人轮流开车,互相为对方计算跑完1000米所需要的时间。要是在以前,只要秒表是好的,相信不会有人怀疑他们会测得相同的时间。但是,如果依照狭义相对论,这个结论可能就被打破了。

此时,我们利用狭义相对论进行参照,假如吉姆测得是40秒,那么斯利姆可能测得的时间是39.999983秒(只差一点点)。当然,只有现场的测量精度超过秒表,达到原子钟级别,我们才可能会发现这两者的区别。

因此,在日常生活中,我们很难发现这微小的时间流逝。当然,对于车辆长度的测量,双方也觉得可能会存在误差。于是,第二轮的测试中,吉姆想到了一个好办法。

汽车的车头经过时,打开秒表,车尾经过时,他就按停。此时的汽车,以一个恒定的速度前进,于是我们便可以用速度乘以时间的方式得到车辆的长度。

显然,在相对论发现以前,任何人都会认为这种方式和直接用卷尺测量有什么区别?但是,狭义相对论认为:吉姆这种办法和直接测量会有区别。假如足够精确,卷尺是5.2米,吉姆的测量会是5.19999978米。不过,显然除非精确到一定程度的设备,一般设备无法得出这么精确的结果。

尽管,这种差别可以忽略不计;但通过这个事件,我们可以发现,大家的直觉认为空间和时间是固定的,因为,这种差距实在太小,足以忽略不计!但是,当吉姆和斯里姆的速度足够大,这种差距将会越发明显。

当斯里姆的速度达到光速——300000000米/秒,这可能就会出现视觉的差别。但是,这种速度足够一秒绕地球7圈,怕是吉姆都眼花了!

根据相对论,科学家计算发现:假如速度达到光速的90%,此时吉姆测得的车长将是2.6米,和卷尺的5.2米将会有本质的区别!当然,现如今没有任何物体可以达到光速的90%!

所以,很多科普杂志所说的“时间延缓”、“洛伦兹收缩”现象,在我们现实生活中,几乎无法观察到。在小编看来,在我们的日常生活中,所有物体接近光速,那么这些性质也会变成我们潜意识中的一部分。

因为,我们随时可以看到这一切,形成经验、记忆!哪里需要这么复杂的实验,在经历如此复杂的讲解?因为,我们生活在地球,所以这些是如此陌生。不过,小编相信,随着时间的推移,我们终将理解一切!最后,大家对于狭义相对论,有自己的理解,欢迎在评论区留言。