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“狹義相對(duì)論”,“相對(duì)”于誰(shuí)?你知道嗎?

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原創(chuàng)
教授,博導(dǎo),從事航天總體工作,,熱愛航天科普創(chuàng)作與傳承工作。
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“一切都是相對(duì)的”,這是目前愛因斯坦理論的流行版本,但這是不對(duì)的;還有一些解釋,更是絕對(duì)錯(cuò)誤的,比如,狹義相對(duì)論是指出涉及的范圍比較窄,適用于非常特殊的情況,適用于非常特殊的觀察者。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,不妨通過(guò)百度尋找答案。維基百科定義:狹義相對(duì)論(英語(yǔ):Special relativity)是由愛因斯坦等物理學(xué)家創(chuàng)立的一個(gè)應(yīng)用在慣性參考系下的時(shí)空理論,是對(duì)牛頓時(shí)空觀的拓展和修正。

這里又涉及到一個(gè)概念“慣性參考系”,再百度搜索:慣性參考系,也稱為慣性參考系、慣性參考系、慣性空間或伽利略參考系,是不經(jīng)歷任何加速度的參考系。它是一個(gè)參考系,其中一個(gè)孤立的物理對(duì)象,作用在其上的凈力為零的物體,被感知為以恒定速度運(yùn)動(dòng)(它可能是零速度),或者等效地,它是一個(gè)參考系,其中牛頓的第一運(yùn)動(dòng)定律成立。

維基百科的解釋,至少很多人費(fèi)解,尤其文科背景的讀者,并且很難從中提煉出答案。下面給出一種通俗的解釋。

現(xiàn)在,舉一個(gè)受狹義相對(duì)論支配的例子,在遙遠(yuǎn)的太空深處的一個(gè)區(qū)域,遠(yuǎn)離所有恒星和行星(以及它們的引力影響)。想象一下(見圖),在這個(gè)黑暗的宇宙空間里,有兩個(gè)自由移動(dòng)的空間站,沒(méi)有任何加速或旋轉(zhuǎn)。每一個(gè)空間站里都坐著一位觀測(cè)者,并且都帶著自己的鐘表和測(cè)量?jī)x,可以測(cè)量時(shí)間和距離。另外,他們都有一個(gè)設(shè)備齊全的物理實(shí)驗(yàn)室,在那里他或她可以進(jìn)行各種物理實(shí)驗(yàn),來(lái)探索或驗(yàn)證相關(guān)的物理定律。這就是愛因斯坦狹義相對(duì)論所說(shuō)的觀察者。他們身處一個(gè)自由的、而且沒(méi)有加速參照系中,這種參照系通常被稱為“慣性參照系”,所以也可以稱他們?yōu)椤皯T性觀察者”。

在這個(gè)例子里,愛因斯坦的“狹義相對(duì)論”就是針對(duì)這兩位慣性觀察者,當(dāng)慣性觀察者彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),他們看見的情景,既有相對(duì)的,也有是絕對(duì)的。于是,就可以得到答案了,俠義相對(duì)論的“相對(duì)”于誰(shuí)?是相對(duì)于“慣性觀察者”。

假如愛因斯坦狹義相對(duì)論只是針對(duì)深空環(huán)境有效,那就是研究理論學(xué)者的事情了。但是,狹義相對(duì)論也適用于地球上很多情況,比如,在真空環(huán)境下的觀察者,另外還有科學(xué)家在粒子加速器中研究粒子對(duì)撞問(wèn)題。事實(shí)上,通過(guò)狹義相對(duì)論推導(dǎo)出來(lái)的理論成果,都已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中獲得了驗(yàn)證。

圖 兩個(gè)“慣性觀測(cè)者”彼此之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)

評(píng)論
汨羅鎮(zhèn)徐志雄
少師級(jí)
已閱
2023-09-04
汨羅鎮(zhèn)徐志雄
少師級(jí)
已閱
2023-09-04