问道物理|美丽思索
1905年爱因斯坦发表狭义相对论到目前为止已有一百多年,人们对狭义相对论的话题依然不断,对它研究和探求从没断过,由于时空的相对论点燃了人们对时空旅行的梦想。
时间是多么的宝贵,倘若能将时间留住,回到过去更改错误动量定理和能量定理,或未来的人带来高科技成果等等,在许多悬疑文章、影视作品中这是时常出现的一个故事背景。这都缘起下边这速率与时间的相对论公式:
按爱因斯坦这个理论,运动能延长时间。假如飞船一旦接近光速飞行时,在飞船上过三天可能相当于月球的一年。
这个公式是怎样来的呢?狭义相对论最重要的一个根据是光速不变的假定,就是对任何观测者而言,光的速率是不变的。比方说,你在空中飞行的客机上检测一个光源发出的光速,和在地面上站着测同一个光源的光速都是一样的。
据此,按洛伦茨变换,推导入了上述时间公式,这个具体推论过程对于普通人来说是相当的冗长,因而不在这儿重复。
这儿有个简单的方式就可以推论,就是采用神奇的三角与勾股定律
1、请看右图,相对论时间三角。
相对论时间三角
右边的图是表示一个光子钟,在静止岁月来回走过的光程和时间;左侧是光子钟以速率往右运动时,底边是在地面观察者看见的光子钟走过的路程时间是,是光速。
因为光速在任何方向上对观察者不变,所以就构成了左边的直角三角形。按照勾股定律:所以整理得:
这就是神奇的狭义相对论时间公式,就如此简单。
2、这个是宽度的狭义相对论公式三角示意图:
宽度三角
也是可以推导入:
3、再看下边这张图:
能量动能三角
下边是狭义相对论推出运动物体总能量公式,是动能,是静态质量。
里面是相对论能量和动量组成的三角,在相对论里的总能量不是简单的动量的能量加上静态的能量,而是服从勾股定律,有没有看明白这个是矢量的乘法。
从这个三角看,一个有静态质量的物体具有的动量的能量永远大于物体总能量动量定理和能量定理,所以有静态质量的物质不可能达到光速,只能接近光速。
4、上述这个公式的推论也比较复杂,有没有简单的办法,请看右图质量的三角:
质量的三角
质量的三角是狭义相对论中最神奇的三角,它是运动物体矢量动量的相乘三角:
(,从这个公式可以推出,
,是不是很熟悉?
从这张图可以看出,物体静止时虽然具有的动量,也就是说看似静止的物质可能是光速运动的。
从里面的的质量勾股定律,在多项式两侧乘上,就可以得到:
,因为,,所以就得到:
,这个相对论总能量公式。是不是很神奇?
见到这结果的男子伴,你对此有何看法?
END
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