专业文献相对论.doc

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第一章:时间和空间2:未来的尽头 这个特殊速度的存在,或者说是宇宙速度上限的存在,本身就是一个奇怪的概念。如同我们接下来会在本书中揭示的那样,将这个速度和光速联系起来其实是一个障眼法。而在爱因斯坦的理论中,它将扮演更重要的角色,同时光为什么以光速(299,792,458米/秒)前进也自有其原因。当然,这些都是后面的内容。现在,我们仅仅需要知道当物体以接近于光速的速度移动时,意想不到的事情便会接踵而来。有没有任何其他的原因在阻止物体以超越光速的速度运行呢?因为给我们的感觉是,“没有任何物体的速度能快得超过光速”,就好像在说“不论发动机的马力有多大,自然法则导致我们的车速无法超过每小时70英里”一样让人费解。显而易见,自然法则不像一条限速交规那样需要交通管理部门来贯彻执行,因为整个时间和空间都是依照自然法则形成的,这些自然法则是无法在这样的世界里被打破的。如果它们被打破,这个世界便会产生很多无法预料的结果,这不能不说是我们的幸运。在本书靠后的章节里,我们将发现,如果我们能超光速地移动,那么人造时间机器就能回到历史上的任意时刻。可以想象,出于某种目的或是不小心,我们回到了自己出生之前的某个时刻,并阻止了自己父母的相知相识。这类情节经常出现在精彩的科幻小说里,但是真实的世界却无法如此编排,爱因斯坦的研究也表明我们的世界不是那样形成的。时间和空间以一种精妙的方式交织在一起,避免了这些似是而非的观点产生。但是,为了究其原理,我们需要付出代价必须舍弃一些根深蒂固的关于时空的观念。在爱因斯坦所描述的宇宙中,移动的钟表会变慢、运动的物体会缩小、人们可以到几十亿年之后的未来世界旅行。同样在这个宇宙中,人们的生命可以被无限延长,长到人们可以看到太阳燃尽、海水蒸干,目睹整个太阳系陷入永恒的黑暗。人们还能见证新的恒星以及行星从星尘中诞生的过程,甚至可以看到新的生命萌发在宇宙的某个角落,即使作为他们家园的那颗星球目前还不存在。爱因斯坦的宇宙能开启人们通往遥远未来的高速通道,同时也能将回到过去的大门死死关闭。 看完整本书后,读者们将明白爱因斯坦如何“被迫”得出这如梦似幻的宇宙观,而他的观点又是如何被许多科学实验以及实际科技运用证明是正确的。以车载卫星导航系统为例,它的设计中就考虑到了地球卫星轨道中时钟的走动和地面上时钟的走动快慢不一的问题。爱因斯坦的想法是大胆的:时间和空间的真面目并不是它们表面看上去的那样! 第一章:时间和空间3:亚里士多德的错误(1) 为了找出亚里士多德观点里的漏洞,先不妨接受他的观点,并顺着他的思路走下来,看看会获得怎样的结论。根据亚里士多德的观点,我们应该以地球为中心,用虚拟的三维立体坐标将整个宇宙空间标注起来。这样所有的物体都有自己固定的位置,继而能够判断它们是否在运动。如果我们以对宇宙这样的描述为标准的话,结论很明显坐在飞机上的乘客在空间这个大盒子里改变了位置,而站在地球这个宇宙里永恒不动的中心上看着你飞过的人是静止的。也就是说,这个空间里存在着绝对速度以及由此产生的绝对空间。如果一个物体在空间中随着时间的变化改变了位置,当然是针对我们上文所说的那个由虚拟三维坐标系统所定义的空间,我们便说这个物体处于绝对运动中。 在上文以接受亚里士多德的观点为基础所勾勒的图景中,一个最明显的问题就是地球并不是静止地站在宇宙中心,而是一个不停地围绕着太阳公转,同时还在自转的球体。事实上,地球相对于太阳的公转速度为每小时67000英里。如果每晚保证8小时的充足睡眠,第二天起床的时候,你已经跟着地球走了超过五十万英里,这简直是不劳而获。可能你会说,经过365天后你的卧室又回到了原位,因为地球围绕着太阳公转了整整一圈。于是,你打算在保持亚里士多德的思想精髓不变的基础上,将以上对宇宙的描绘稍作改动。为什么不以太阳为宇宙的中心呢?这个想法顺理成章,可惜的是太阳也没有静止不动。太阳本身围绕着银河系的中心不停公转。银河系是由2000亿颗恒星组成,大到超越人类的想象,大到地球也变得那么的微不足道。太阳连同地球一起,在距离银河系中心156000兆英里的轨道上,以每小时486000英里的速度在银河系中环绕着,走完一整圈大概要花2亿2600万年的时间。这样看来,还有一个方法可以挽救亚里士多德的理论把虚拟三维坐标系统的中心放在银河系的中心。可每当我们静静躺在床上,仰望星空,一个个让人浮想联翩的问题也许会溜进脑海:当地球上次处于现在这个位置的时候,世界看上去是怎样的呢?在你卧室现在的位置上,会不会曾经站着一只恐龙,黎明时分望着灰蒙蒙的天空,口里咀嚼着史前植物的叶子。又错了!星系们正以极快的速度向与其他星系相反的方向奔跑,离我们越远的星系,离开速度也越快。在这无数的星系中,想搞清楚我们自己运动的方向和运动速度确实是一件非常困难的事情。 就这样,亚里士多德碰到了个大问题,因为

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