综合新闻

害!物理学有啥难的,不用公式,大白话就能让



对大多数人来说,爱因斯坦的相对论可能是最为神奇的科学理论,但是相对论说的具体是什么,却没有多少人真的清楚,并且爱因斯坦在刚刚发表相对论的时候,据说世界上只有不到三个人能看得懂,因为它太反常识了。

在日常生活中,我们根本无法感受到相对论的神奇效果,为什么呢?因为我们的运动速度实在是太慢了。确切地说,是跟光速比起来太慢了。

光的速度是每秒约30万千米,1秒可以绕地球约七圈半,而狭义相对论的效果要在运动速度接近光速的时候才会明显表示出来。

如果人随着一道光 以光速运动会看到什么景象?这应该是爱因斯坦最早思考的关于相对论的问题,尽管那个时候爱因斯坦还远远没有提出相对论。

我们不如来思考一下这个问题,看看能够得到哪些启发。我们知道光的传播是需要时间的。现在我们通常说,宇宙当中某天体距离我们多少多少光年。光年,我们知道它是一个距离单位,代表光用一年时间所走过的距离,1光年约等于9.46万亿千米。

譬如,我们现在正在观察一个距离我们10光年远的天体,那我们的眼睛所接收到的来自这个天体的光,实际上是10年前这个天体发出的,它需要花 10年的时间才能来到地球上被我们看见。

假如我们现在瞬间移动到距离地球2000光年以外,拿着望远镜看地球,我们看到的地球上发出的光,则应该是2000年前发出来的。也就是我们将能够看到汉朝发生的事情。

你现在设想一下,站在距离地球2000光年远的地方,这个时候开始一边用望远镜看着地球,一边开始快速后退。假设你后退的速度跟光速一样,那么是不是你眼前的光似乎很难赶上你?

直觉上,即将进入你眼睛的从地球传来的光,一直无法传到你眼睛里,因为你后退的速度跟光一样快,它追不上你。那么对你来说,你看到的地球上的景象应该是定格了的景象,因为你一旦开始以光速后退,地球上新的景象就没有办法被你看到了。

那是不是对你来说,一旦你以光速运动,你的时间应该就静止了呢?再极端一些,如果你后退的速度超过光速的话,是不是能赶上更早时间发出来的光呢?


也就是,届时你再看地球的话,你看到的景象应当是倒放的景象,因为你的速度比光还快,你在不断地追赶之前的光,你看到的地球上的景象应当如电影倒放一般。那是不是相应地,只要我们的运动速度超过光速,我们就能感受到时间倒流呢?

先不说超光速是否可能实现,通过这个思维实验,我们是不是能够得到一点儿启发,那就是时间的流逝可能跟物体的运动速度有关?

当然,狭义相对论会告诉我们,确实没错,一个观察者所感受到的某个被观察对象的时间流逝速度与该对象相对于观察者的运动速度息息相关。

相对论的确高深,但经过这么一番比喻加举例,我们也算摸到一点皮毛。其实高深的物理学知识,经过拆解,其实甚至可以不用数学就可以讲解得明明白白,因为大道,其实至简。

严伯钧的这本《六极物理》,依据人的感官,以人能感知的世界为线索,把现有的物理学重新做了一遍拆解:我们生活的环境中,所有物理参数相对我们来说,都是适中的、温和的,否则生命无法存续。

我们用肉眼看不见宇宙的深处;我们的运动速度不会太快;地球的引力不会太大;我们用肉眼也看不见微观世界,看不见分子、原子,甚至细菌都看不见;地球上的气温不会太高,也不会太低,否则我们不被冻死也要被热死。

因此,如果要让物理学的现象变得明显,一个方法是把环境参数调到极限,才能看到这里面的神奇表现。

于是,这本书把物理学分为六个“极”,分别是极快、极大、极重、极小、极热、极冷。


极快篇,就是讲述刚才提到的爱因斯坦的狭义相对论,当我们的运动速度快到接近光速的时候,我们会看到什么神奇的现象。

极大篇,为你讲述大尺度的物理学,从地球到太阳1.5亿千米的距离,一直到全宇宙几百亿光年的大小。

极重篇,为你讲述爱因斯坦的广义相对论,在电影《星际穿越》中,男主角和女主角去黑洞边上的行星考察了3小时,回来以后就发现飞船上等待他们的同事居然等了20年,极重篇会告诉你,这到底是为什么。

极小篇,将带你进入原子的内部世界,看看这个世界到底是由什么东西组成的。

上一篇:“2021年物理学十大进展”权威发布,中国团队入

下一篇:2021年度物理学十大亮点事件,中国科学成果在列

Copyright © 2021 《地球物理学进展》杂志社 版权所有 Power by DedeCms