万维宇宙-第35章
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结论：洛伦兹推论已经走到科学的前沿，他根本的问题是被绝对空间和绝对时间的思维给困死了，没有进一步提升理论。
2．相对原理
1905年爱因斯坦发表狭义相对论，题目为“论运动物体的电动力学”。
狭义相对论的第一个基本原理：物理定律对所有惯性参考系都具有相同的形式。也就是说，在实验室进行任何物理实验都无法确定实验室是绝对静止的，还是绝对处于均匀直线运动状态。
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狭义相对论的第二个基本原理：光速与光源运动无关。可以表述为：真空中光的传播速度在各个方向都是相同的，与光源的运动无关。
狭义相对论得出一个自相矛盾的结论。我们认为速度从一个参照系转换到另一个参照系的“常识相对论”和爱因斯坦的“光在所有惯性系中速度相同”的假设相抵触。只有在两种情况下爱因斯坦的假设才是正确的：要么距离相对于两个惯性系不同，要么时间相对于两个惯性系不同。实际上，两者都对：第一种效果被称作“长度收缩”，第二种效果被称作“时间膨胀”。
狭义相对论的价值在于否定了绝对时间和绝对空间，爱因斯坦实际上是将洛伦兹理论的前提换一下，即不承认以太，而假定光速不变，理论的结果则引用了洛伦兹推论。
结论：首先做出惊人推论是洛伦兹，爱因斯坦后来提出光速不变这个假设，否认了绝对空间和绝对时间思维的束缚，另外将洛伦兹推论从电子理论提升到整个物理学的高度。
3．长度收缩
狭义相对论第一推论：长度收缩。
长度收缩有时被称作洛伦兹收缩。在爱因斯坦之前，洛伦兹就已经求出了用来描述长度收缩的数学公式。爱因斯坦意识到了它的重大意义并将其植入到相对论中。这个原理是：参照系中运动物体的长度比其静止时的长度要短。
图一： 长度收缩图
上图的尺子在参照系中处于静止状态。一个静止物体在其参照系中的长度被称作它的“正确长度”，一个码尺的正确长度是一码。下图的尺子在运动，用更准确的话来讲：我们相对于某参照系，发现尺子在运动。长度收缩原理指出在此参照系中运动的尺子要短一些，这种收缩并非幻觉。
当尺子从我们身边经过时，任何精确的试验都表明其长度比静止时要短。尺子并非看上去短了，它的确短了！然而，它只在其运动方向上收缩。
结论：图一下图的尺子是水平运动的，它在水平方向变短。两图中垂直方向的长度是一样的。当速度接近光速时，尺子长度缩成一个点。长度收缩公式为L= L0 。
4．时间膨胀
狭义相对论第二推论：时间膨胀。
所谓的时间膨胀效应与长度收缩很相似，它是这样进行的：某一参照系中的两个事件，它们发生在不同地点时的时间间隔，总比同样两个事件发生在相同地点的时间间隔长。
图二：时间膨胀图
图中两个闹钟都可以用于测量第一个闹钟从A点运动到B点所花费的时间，然而两个闹钟给出的结果并不相同。
假使两个事件分别是“闹钟离开A点”和“闹钟到达B点”。在我们的参照系中，这两个事件在不同的地点发生（A和B）。然而，让我们以上半图中闹钟自身的参照系观察这件事情。从这个角度看，上半图中的闹钟是静止的（所有物体相对于其自身都是静止的），而刻有A和B点的线条从右向左移动。因此“离开A点”和“到达B点”这两件事情都发生在同一地点！（上半图中闹钟所测量的时间称为“正确时间”）按照前面提到的观点，下半图中闹钟所记录的时间将比上半图中闹钟从A到B所记录的时间更长。
相对论导出了不同惯性系之间时间进度的关系，发现运动的惯性系时间进度慢，这就是所谓的钟慢效应。可以通俗的理解为，运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了。
时间膨胀并非是个疯狂的想法，它已经被很多实验证实。
例如基本粒子中有一种叫做μ子，它是一种不稳定的粒子，在静止时平均经过2 10…6s就衰变为电子和中微子。μ子在地面参考系中运动速度可以极高，达到。假使不考虑时钟延缓，那么这样速度的μ子从产生到衰变平均通过的距离就只有600m，而考虑时钟变慢效应后，距离应该为9500m，理论的预言和实验的结果完全相符。
结论：运动的钟比静止的钟走得慢，时间膨胀公式为：T=T0/ ，或
Ｊ侵拥脑硕芷冢硎舅俣仍酱螅拥脑硕芷谠匠ぃ眜接近c的时候，钟的运动周期接近无穷，即钟停止了。）
5。 质量膨胀
狭义相对论第三推论：质量膨胀。
狭义相对论中，物体的质量不再是绝对量，而与物体的运动紧密联系在一起。经典力学中的“绝对质量”称为静止质量，用m0表示。
当测量相对于观测者有高速运动的物体时，得到的质量称为相对论质量，用m表示。质速关系式：m=m0/ 。
结论：物体质量与速度有关，速度越大，质量越大，当物体的速度趋向光速时，质量趋于无穷大。
6．视觉旋转
狭义相对论第四推论：视觉旋转。
根据狭义相对论长度收缩原理，一个运动物体在它的运动方向上要发生洛伦兹收缩，那么，人们是否能看到一个高速移动的球体呈现出“被压扁”的形状，即变成椭球状呢？
以一个高速运动的立方体视觉形象为例。
首先我们必须明确，物体的视觉形象是由来自物体的不同部分但同时达到观察者的视网膜（或照相底片）的光构成的，这就意味着这些光一般不是同时发出的。离观察者较远的点在较早时发出的光，与较近的点在较晚时发出的光同时显现在观察者眼中。
如果物体在运动，观察者看到的是物体各部分在不同时刻的位置所构成的形象：从这个原理来说，即使按照非相对论的观点，物体的形象也是会发生畸变的（只不过对于通常的低速移动的物体，这种效应难以觉察罢了）。
以立方体各棱与三个坐标轴平行为例，它的边长为L，并沿x轴正方向以速度u= c 运动＇见图3（a）＇。假定观察者或者照相机在垂直于运动方向上（例如在z轴上）并且远离运动物体，即物体所张的视角很小，它上面各点发出并射至观察者的光线可以认为是互相平行的。
当立方体运动时，由于立方体中的e和f发出的光要比a和d早L/c秒，那时e和f的位置在置在e&；acute；和f&；acute；，比e和f落后一段距离 。对于adef面上
其他各点可以做类似的考虑，可以推出，adef面看起来将是一个高为L 、宽为 的矩形。
与此同时，abcd面由于ab和dc的洛伦兹收缩，看起来也是一个高为L，但宽为L 的矩形＇见图3（b）＇。另一方面，如果上述立方体相对于观察者静止，但沿逆时针方向转过一个θ=sin…1（ ）的角度＇见图3（c）＇。
则同一观察者（或照相机）也将看到（或拍摄到）adef面的投影是高为L、宽为Lsinθ=（ ）L的矩形，而abcd的投影是高为L、宽为Lcosθ=L 的矩形＇见图3（d）＇。
由此可见，高速运动物体的视觉形象与它静止时转过一个θ=sin…1（u/c）角度的透视图是一致的。也就是说，我们看到（或拍摄到）的高速运动物体的形象，不是沿运动方向被“压扁”了，而是相当于物体转过一个与运动速度有关角度的形象。
图三：视觉旋转图
7．孪生佯谬
相对论诞生后，曾经有一个令人极感兴趣的疑难问题：孪生佯谬。
假定地球上有一对孪生兄弟甲和乙。乙在地球上，甲乘宇宙飞船做星际旅行，宇宙飞船的速度为，目标是离地球8光年的某天体，到达后马上掉头以同样的速度返回地球。
如果将地球近似地看作一个惯性系的话，那么在整个过程中，就地球系而言，飞船的钟都变慢了一个因子（ =）。对地球来说，飞船往返经过了：
2 8光年/ =20年
但与此相应，飞船上的钟只走了：20年 =12年。
当甲旅行回来时，孪生兄弟乙比他老了8岁！
理由很明显，飞船往返必须要经历一段变速过程。如果将地球看作是惯性系，那么飞船在整个过程中就不是一个惯性系——尽管在其中大部分时间里，当它匀速飞行时，它是惯性系。因而，地球系同飞船系是不“平等的”。从本质上说，旅行之所以使得甲变得年青一些，是因为他的运动状态（非惯性运动）同乙有所不同。
进一步论证：
对于留在地球上的孪生兄弟来说，飞船上的钟变慢了：从地球到某天体，其间甲只长了6岁，归程又长了6岁，因此到重逢时，甲共长了12岁，这是地球参照系钟描述飞船上时间的流逝情况。
对于飞船来说，总的不是一个参照系。如果我们把“去”和“来”的飞船分别看作两个不同的参照系，而认为在调头前后，飞船上的观察者对事物的描述应该从一个惯性系的观点急遽地过渡到另一个惯性系的观点。那么狭义相对论能给出合理的解释。
地球—天体这个参照系定义为S，调头前飞船所在的惯性系为S&；acute；，调头后相应的参照系为S&；acute；&；acute；。S系的原点置于地球上，x轴由地球指向某天体。
S&；acute；参照系中，由于时间膨胀，即地球上的钟落后了年。对S&；acute；&；acute；系来说，地球上的钟比天体上的钟超前年。可见，在调头过程中，飞船观察者认为地球上的时间过去了年＋年=年。
在“去”和“来”两个匀速运动过程中，飞船上分别度过了6年。对飞船来说，地球的钟是运动的钟，时率只有飞船钟的60％。故在这两个过程中，地球上分别度过了两个6 =3。6年的历程。
图四形象地示出了整个过程（出发—到达天体—离开天体—回到地球）。各钟的读数都是按飞船所在参照系的观点标出的。
图四：地球天体图
在极短暂的调头过程中，飞船观察者认为地球上的时间过去了年。那么如果甲有足够好的眼力，是不是能看到乙一瞬间长了十几岁呢？
不是，实际上甲对乙的观察仍然需要某种讯号（无线电讯、光线等）去察知人间的光阴流逝。
假定飞船是在2100年元旦起飞的，此后，地球上每年过元旦时，乙都向甲拍去一封贺电。那么：甲在飞船上每隔多久收到一封贺电呢？整个航行途中又总共收到多少封新年贺电呢？
起初，飞船离地球而去时，收报的周期拉得很长。这一方面是因为对飞船来说，地球的钟是缓慢的；而另一方面，是由于讯号源（地球）离飞船越来越远，以致减低了收�
