随後,一架宇宙飞船飞来,接走小人儿飞上了天,绕着地球转圈。
飞船越转越快,小人儿脑袋上顶着的秒表却越跑越慢,当飞船快到已看不清时,秒表的跳动就接近停止。
“狭义相对论里的时间膨胀效应。”
米璃笑了,“物体的运动速度越快,时间流逝就越慢,当速度大到光速,时间就会静止。”
转向颜生,“和你猜的一样?”
“嗯。”
颜生点头,“有贡献的科学家很多,但这里应该只提及像牛顿和麦克斯韦那样的里程碑级别的人物。”
“啊――我知道这是谁,这个太有名了丫!”
看到这里,馀对对已经忘记了自己还身在玻璃电梯里。
“连我都知道,爱因斯坦嘛!”
乔思梦也不甘落後,“唉,不过相对论什麽的太难了,根本搞不懂,为啥速度快了时间就慢了呀?”
“理解这个很需要脑洞。”
许凡真道,“我看过一些书,但还是只能理解个皮毛,好像是这麽来的。”
“速度是正负叠加的你理解吧?比如我向你扔球,我能扔出的速度假设是3米秒,如果我站着不动,你看到的球速就是3米秒;但如果我扔球的同时在向你行走,速度为1米秒,那麽你看到的球速是不是就该变成4米秒?”
“emm……对对!”
乔思梦点头,“你一边向我靠近一边扔的话,我看起来肯定是变快了,是两个速度相加。”
许凡真:“同理,所以我以1米秒远离你的速度扔球……”
“懂的懂的!”
乔思梦忙回答,“那就是相减,我看到的球速就会变成2米秒~”
“嗯。”
孺子可教也,许凡真接着说,“不同的参考系得出不同的速度,在牛顿的经典力学框架下,这世上所有的物体都该符合这样的运动规律。”
“然而,无数的实验却得出了一个震撼物理学界的结论,那就是――光速不变。”
“意思是,真空中光的速度永远都是恒定的,无论在任何参考系下都不会变,都是每秒30万公里。”
“这是什麽意思?”
这下不止乔思梦,大家都投来好奇的目光。
许凡真:“放大我刚才举的例子。假设我俩现在在广阔的宇宙中,我乘坐在一艘会发光的宇宙飞船上,当我俩都静止的时候,我向你发出一束光,你看到的光速是不是就该为30万公里秒?”
“是的是的。”
好几人跟着乔思梦一起点头。
许凡真:“那麽,如果我乘坐的宇宙飞船以10万公里秒的速度向你靠近,同时向你发出一束光,你觉得你看到的光速会是多少?”
乔思梦:“不跟那球一样吗?相加呀,40万公里秒呀~”
乔思梦觉得这理所当然,不料许凡真却摇头:“这就是不可思议的地方,光速似乎并不符合牛顿的经典力学。实验结果告诉我们,无论我是靠近你,还是远离你,无论以多大的速度――当然,不可能超过光速――在你眼中我向你发射的光束永远都是30万公里秒。”
“而且,当你静止不动看到光速为30万公里秒的同时,我在以10万公里秒运动的宇宙飞船上看到的同一束光的速度仍然是30万公里秒,一模一样!”
“……”
“……啊?这怎麽可能?”
这个解答顿时疑问衆生,这太违背直觉!
“这个结论不是推导出来的,而是实验测出来的。”
许凡真斩钉截铁,“光速恒定是铁的事实,无论在任何参考系下都是30万公里秒,丝毫不变,不管你能不能想象能不能接受,它就是有这样的特性。”
“你看,在许多公式里,光速c都是一个不变的常量,就像地球参考系的引力常量g一样。”
魏沿耀“嘶”地一声:“可是真的很难想象,我静止不动,你以光速13的速度和光同向走,我看光速是30万公里秒没问题,可你要是看光速也是30万公里秒的话,那这光在你那里不是变得更快了吗?同一束光怎麽会有两种速度?这……”
许凡真:“所以我的时间比你慢大约13。”
“近似地比喻一下。在你那里,你静止,所以3秒钟後,光移动的距离为90万公里。而在我这里,我看到的光速仍为30万公里秒,再加上我自己有10万公里秒的速度,所以只需要2秒钟,光的实际移动距离就会达到90万公里。”
“同一束光,只会出现在同一个地方,不可能在1秒钟的间隔前後两次出现在90万公里的位移处,所以这个情况只能解释为我和你的时间流速不同,也就是说,我这里过了2秒钟时,你那里已经过了3秒钟。”
“……!”
几人难掩震惊,这麽一解释,这深奥的理论好像终于能摸到点边了。
魏沿耀一捶拳头:“这下懂了,因为发现了光速不变的事实,爱因斯坦就想出了速度越快时间越慢的假设来解释光速不变!”
“对。”
米璃接过话来,“当时实验条件不够,这只是假设,听起来太过玄乎不可思议,并没有引起太大关注。但在狭义相对论提出半个世纪之後,时间膨胀效应就已经得到了实验证明。”
“就像投影展示的一样,科学家准备了两只精度极高的铯原子钟,一只放在地面,一只飞到太空高速绕地球转很多圈,最後发现,上了天的那只的确走得慢一点。”
“这个现象到现在都在被应用,因为人造卫星的时间流速比地面要慢,由卫星传回信号时,比如车载定位,都会对时间做个微调。”