狭义相对论的个人理解

提到相对论,一般只会直接想到E=mc^2和速度越快时间越慢的结论。火车上无聊,继续科普自己…

同经典力学不适用于量子力学一样,低速运动规律也不直接适用于高速运动(近光速)情形。
麦克斯韦的方程组已经证明过:电磁波的波速只取决于传播介质。(迈克尔逊莫雷实验也阴差阳错证明了光速不变的结论)我们都知道,光也是一种电磁波,也就是说光速是不受光源运动速度的影响的。于是,爱因斯坦大胆假设了光速恒定不变的前提(常量c)。
这乍看起来没什么,但是我们来举个例子:
你乘坐飞机从地面起飞,旁边还有一架飞机也同时同向起飞。此时我从地面来看的话,你们差不多齐头并进地前进;你从飞机里面看另一架飞机,差不多也是这样。
这是低速情况,符合常理,很好理解。下面换成高速情况。
这次你换坐在一个接近光速的飞船,旁边也换成了一个激光发射器。我从地面看到的情形同样是你与光柱齐头并进;但此时你从飞船内看光柱会是什么样呢,仍然近似相对静止吗?
错,答案是依旧一闪而过!
为什么会这样?因为光速恒定,从你的角度看光速仍然是c,没有相对速度,有的只是相对时间。
其实真实情况是这样的:你瞬间就看到光柱离你而去,而我在地面看到的却是一小时后的情景,即光柱花了一小时才和你拉开距离。
这就是狭义相对论的“相对”的由来:没有绝对的时间,只有相对的时间。

这一切都是因为光速这个不变的物理常量,晚期的爱因斯坦也不喜欢“相对论”这个名字,叫做“不变论”反而更贴近本质。 

PS:之所以是狭义,是因为它是广义相对论的一部分,实在特定条件下的一种情况,比如没有重力。

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