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相对论其实不深奥:尺缩效应不能让胖子变苗条,只是一种观察错觉

相对论是20世纪初由d德国物理学家爱因斯坦创建的物理学体系,相对论既是对于牛顿经典力学的完善与发展,同时又提出了一些全新的理论与观点,但是由于相对论中的一些理论与观点有些过于烧脑,所以我们一提到相对论,往往对它的印象就是深奥与晦涩难懂,但这并不奇怪,不单单是我们对于相对论表示很难理解,就连爱因斯坦发表相对论时台下的众多的物理学家也纷纷表示不理解,据说只有两个半人听懂了爱因斯坦讲的是什么。

但笔者想说的是:其实爱因斯坦的相对论并不深奥,我们之所以很难理解,只不过是缺少一种通俗易懂的讲解方式,现在笔者就和大家聊一聊相对论中有趣的尺缩效应。

首先来说尺缩效应是根据时间坍缩(钟慢效应)公式变形推导出来的,钟慢效应指的是:处于高速运动的物质与其运动速度较慢的物质之间会产生一个时间差,当一个物体运动速度接近光速时,物体周围的时间会迅速减慢,时间迅速减慢的同时,空间也会迅速缩小,空间迅速缩小指的就是尺缩效应。

可能我们通过理论来理解尺缩效应感觉十分的抽象,那么笔者给大家举一个生动的例子,帮助大家更好的理解尺缩效应究竟指的什么?

当宇航员驾驶着速度为0.8倍光速的飞船快速飞行时,如果我们从地球上观察飞船,根据公式计算,这个飞船的长度会缩小为原来的0.6倍,如果我们观察飞船中的宇航员,则我们会惊奇的发现:宇航员会比原来瘦了0.6倍,也就是说如果宇航员是个胖子的话,那么尺缩效应会使这个人变成一个苗条的瘦子,如果宇航员要是躺在飞船上,那么他会变成一个矮、粗、壮,宇航员的身高会缩短成只有一米左右。如果宇航员通过飞船的窗户看地球,那么地球在他的眼中就会变得扁平化,仿佛像一个立起来的橄榄球。

那么飞行员眼中的地球真的因为近光速飞行而被压扁了吗?那么这种神奇的尺缩效应是如何产生的呢?

地球真的会因为飞船的近光速飞行而被压扁吗?答案:肯定是不能的,根据爱因斯坦的相对论进行解释:尺缩效应并不是物质的实质变化,而是一种观测效应,或者说是我们的视觉错觉。

人们观察飞船上的人会变瘦,并不是因为他真的变瘦,真实情况是:如果这个人没有以接近光速的速度进行运动,那么我们是不可能看到这个人的身后的,但是如果这个人正在已接近光速的速度进行运动,那么我们就可以通过光看到这个人的后背,也就是说光的传播在这个人的身上发生了一定程度的偏转,所以这个人的影像呈现在我们眼中时会变得扁平化,从而形成尺缩效应,而不是人真的被光速压扁了。

还有强调一点的是:相对论中提出的尺缩效应仅仅是针对于处于相对运动状态的观察者,只有从他的角度去观察,才能观察到空间会迅速缩小的尺缩效应,如果两个站在地球上人相互对视,或以慢速运动的话,则无法观察到尺缩效应(尺缩效应不明显)。

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