终于把爱因斯坦的“跑得快,表走得越慢”,写得小学生都能看懂
先问各位一个很简便的成绩,小趣和小谈跑步速率一样快,但是一个跑直线,一个跑斜线,谁先到尽头?
图:趣谈封建杯50米决赛
毫无疑问,小趣先到。因此还能取得一个结论,走直线的时间比走斜线花的时间短。
这次我们改耐力赛,往复跑,也就是跑到尽头——跑到出发点——跑到尽头,它俩的速率照旧一样。
图:趣谈封建杯马拉松
你会发觉小趣都跑了两趟了,小谈才跑了一趟,也就说假如小趣一个往复必要1小时,小谈则必要跑2小时。
速率时间变大
小趣和小谈长大了,别看小趣小时分智慧,但有的时分人生还必要一点运气,在20岁那年小趣碌碌庸碌,小谈则成了宇航员,准备去太空实行职责,但小趣没有厌弃小谈,他俩成为了好伙伴,临飞行前他送给了小谈一个礼品——光钟。这个礼品是一对,一束光在两面镜子中往返反弹,寓意他们交情像光一样长存。(为了制止殽杂,记取小趣男孩在地球,小谈女孩坐飞船分开)
图:小趣和礼品(光钟)
女孩带着别的一个光钟上了飞船,男孩正目送女孩乘飞船分开,就在这时,男孩发觉了一个征象,这个征象与小时分他们比竞走步的情形极度相似,但是后果却完全不一样,他发觉了什么?
图:女孩和光钟乘坐飞船分开
男孩发觉飞船上的光钟走得是斜线,就像小时分女孩跑步总爱跑斜线。他又低头看了看本人身边的光钟直线上上下下循环运转着。
我们复习一下小时分的情形:50米决赛——跑直线的时间短,跑斜线的时间长;马拉松赛——一个往返直线用1小时,斜线用了2小时!
男孩得出了一个惊人的结论:飞船上的时间比地球上的时间活动慢。
图:男孩发觉本人的光钟走得比女孩的光钟快
换句话说:从女孩的角度来看,女孩在飞船里打了一局游戏度花了1小时,她身边的光钟在她看来直上直下走了一小时。而从男孩的角度看,飞船上女孩的光钟实践上走的是斜线,女孩这局游戏实践用了2小时,地球上的光钟直上直下走了2个小时。因此男孩发觉假如飞船以相反速率飞20年(地球光钟走过20年),那么他就40岁了。而女孩的光钟却只走了10年,女孩30岁,女孩的时间变大了。
光速的成绩
实践上这内里还存在一些成绩,假如细看会发觉跑步的是人,划定了速率一样快,而飞船上光钟的光速和地表上的光速一样吗?有人约莫以为飞船上的光钟向前挪动,光钟固然走斜线,但是斜线朝向的速率是飞船与光速的合速率,因此走斜线的光速率更快,飞船上的光钟和地表上的光钟运转速率是一样的,是同步运转的。那么答案是什么?
光速的解答
这些成绩总结起来就是光速毕竟是什么?光速会不会变?光速对否会受飞船影响而改动?
图:流光
假如讨论老虎跑得有多快时,先要找个参照物,不同的人看来老虎速率是不一样的。假如老虎在F1赛场跑道上跑,在观众看来速率5m/s,此时舒马赫开着赛车以20m/s的速率从它身边奔驰而过,关于舒来说老虎的速率是-15m/s,你看,关于不同的参考系来说,老虎的速率不一样。
图:在观众看来车很快,在对手看来不外云云
光有一个特别之处,无论干系于谁,它在真空中的转达速率都是30万千米/秒。假云云刻入夜了,舒马赫掀开车灯,无论是对奔驰的舒马赫,观众,照旧极速飞船来说,车灯的光都是30万千米每秒,物理学中叫做“光速安定原理”。
光速安定原理的实行证实
直白来说。火车速率10m/s,假如你以1m/s在火车上跑,那么地表上的人看来,你的速率实践上是火车的速率叠加了你的速率,即9m/s或11m/s;假如你在火车上掀开手电筒,手电筒的光速并非光速加(减)火车速率,在地表上的人看来它照旧30万千米每秒。请看底下的仪器:
图:(左)一个仪器射出一条光,经过偏光镜分析出一条垂直原本朝向的光,它俩到尽头的距离是一样的,因此会同时抵达。(右)当整个仪器装备挪动时,由于装备向左挪动,假如光速可以与装备产生作用的话,那么两束光就无法同时抵达。
地球本身就围绕着太阳挪动,即使装备在地球上运动不动,和地球线速率相反朝向的光,也会稍晚一点抵达。但是迈克尔逊与莫雷做了这个实行取得的后果是同时抵达。
图:迈克尔逊莫雷实行,没有显现干涉条纹,光同时抵达
因此我们晓得顺风的光不会更快,背风的光也不会更慢,光速是恒定安定的!
结语
回到小趣和小谈的成绩,由此我们晓得小趣和小谈的光钟直上直下与斜线的运转速率是一样的,由于它们都是光的活动,飞船无法把速率施加在光上。关于小趣来说,小谈的时间过得比他慢,飞船上的时钟走的比地球慢,小谈在举措也更慢,飞船上的统统都比地球慢。这就是爱因斯坦《局面意思相对论》中的速率时间变大。














