本文作者:huangp1489

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深圳地铁ob邮箱登录摘要: 怎样用最简单的方法介绍相对论?怎样用最简单的方法介绍相对论?谢邀关于相对论,关注科学的朋友应该不会陌生,它被誉为物理学史上最伟大的定理。那么,这个神秘的相对论,究竟该如何简单而通俗...
  1. 怎样用最简单的方法介绍相对论?

怎样用最简单的方法介绍相对论

谢邀

关于相对论,关注科学的朋友应该不会陌生,它被誉为物理学史上最伟大的定理。那么,这个神秘的相对论,究竟该如何简单而通俗的理解它呢?

首先,我们要先知道,相对论是分为狭义相对论和广义相对论。而这两者讲的是在不同的条件下,相对论的试用情况。

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先说狭义相对论,试用于高速的条件下。这个高速不是指平常我们接触的速度,比如赛车的速度,高铁的速度等等,而是更加快的几倍光速。狭义相对论认为光是承载时间的工具。举个栗子:如果你处于某颗即将爆炸的星球上,而下一刻,你以光速远离这颗星球,同时星球爆炸。那么在你看来,星球是一直都处于爆炸的瞬间,因为爆炸的景象一直以光速向你飞来,而你也在以光速后撤,你们之间就是相对静止的,也就是说你永远看不到爆炸后的景象。此时,时间对于你来说就是静止的。而对于我们没有以光速后撤的人来说,时间又是流逝的,这就是狭义相对论的意思。

而广义相对论,试用于宇宙天体之间。它描述引力不是原因,而是结果。简单来说,可以把我们所在的时间和空间想象成一张悬在空中的毯子,如果在某处放上去一个天体,那么大家都知道,由于质量的存在,此处的毯子会出现凹陷,这也就是天体会扭曲时空。而此时如果有另外一个物质从它旁边经过,那么就会顺着凹陷趋向于天体,这也就是所谓的引力。所以引力并不是物体相互吸引的原因,而是物体相互吸引之后的结果。

这里给大家推荐一本书——《时间的形状》作者:汪洁。

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我觉得这本书最大特点就是对相对论没有利用数学公式进行讲解,这对于像我这种水平的人,读起来不算费力😂(不要问我是什么水平,这不重要)


普通人也可以简单地理解相对论。之所以觉得难,是因为我们的日常生活都是低速运动的,对高速运动和加速度产生了一些错觉。

错觉一:光速是相对的

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你在漆黑的晚上开车,路上的车越来越少,你也开得越来越快。车头的灯光,你也觉得跟仪表盘的时速表一样,会变得越来越快。

其实这是个错觉。

光速是个绝对值,是不会随着你的车速变化的。光速不变,跟你现在的直觉很不一样,跟牛顿的万有引力定律也很不一样,会推导出很多诡异的结论。那就是当你开车快得飞起时,你会老得更慢(时间膨胀),变瘦(长度缩短),变结实(质量变重)。高速运动跟你在健身房锻炼的效果是一样的。

相对论就是物质在不同的速度下表现出的性质不同。比如两只手表,一样的时间,一只放在地球表面,一只放在超光速飞船上去旅行。一年后飞船返回地球,两只手表的时间会不一样,地球上的手表是中午十二点的话,飞船上的时间是早上六点。为什么会这样,因为速度的原因。在超光速飞船上由于组成手表本身物质的电子运动速度最快是光速,但它在超光速飞船里,物质无法像在地球上的时间内,按时将信息传到指定的位置,传动齿轮不能按时转动推动指针,表现出来的结果,就是显示的时间和地球上手表不一样,且是慢于地球上手表的时间。

这个问题其实就是广大科普工作者所遇到最大的难题,但同时也是最应该做到的!将高深物理通俗化这件事情看起来很简单,但是做最起来却不是那么容易。

通俗化的难点

很多人认为将物理通俗化很简单,其实并不然。所谓通俗化在我的理解是将物理语言、物理原理、物理思想尽量以生活事例、语言表述出来,期间不涉及高深的数学推导以及难以理解的物理知识。

但是就是用生活语言这一点很难办到,因为实话来说相对论适用的范围是高速领域,它的一些物理现象本就是与生活相违背的,所以如果直接讲物理原理,大多数读者没有相互基础根本没有兴趣看下去。但是如果尝试举生活事例来通俗化,举例又至关重要,因为要做到既能表述清楚,又不歪曲物理事实。

我的看法

我的工作就是科普,而且我一直追求的就是没有公式的通俗化科普。并且对于相对论的通俗科普我其实思考了很久。


相对论无非是分为狭义相对论和广义相对论。而狭义相对论无非就是分为光速不变原理和相对性原理。而光速不变原理中最重要的就是让大家如何理解伽利略变换和洛伦兹变换到底有什么不同,所以我的想法就是通过简单事例让大家直观清晰的感受到两者之间的关系。然后我们再具体分别叙述两者的不同!当然不会有太难的公式。

其他知识点我也会这么做,因为知识点太多,这里我不做过多叙述。刚好我在头条开通了专栏,并且就准备开相对论通俗化的专栏,收费会很便宜。大家如果感兴趣到时候可以订阅下,相信不会让你失望的!因为它会是我科普这么多年来的智慧结晶。


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