爱因斯坦和光线娘的赛跑
爱因斯坦和光线娘的赛跑是现代物理学中狭义相对论与二次元的萌娘理论相结合而诞生的一种狭义萌娘相对论的一个基础思想实验。
简介
爱因斯坦著名的狭义相对论是受启于他16岁做的思想实验(这个实验也成为了著名的思想实验)。在他的自传中,爱因斯坦回忆道他当时幻想自己与光线娘在宇宙真空里赛跑。他推理说:如果他能够以光速在光线娘旁边运动,那么他应该能够看到光线娘成为“虽然在不停的奔跑但是看上去是静止不动的实物状态”。
由来
光线娘在真空中奔跑速度是299792458m/s,简写是c。一开始由于光线娘奔跑的时候欧派会抖动,但由于光线娘频率较高抖动太快,所以测量起来比较困难(其实就是当时仪器的技术水平不够),对光线娘的本性知之甚少,人们套用机械波娘的概念,想像必然有一种能够传播光波也就是她老公,意味着光线娘不是单身。的弹性物质,它的名字叫“以太”。许多物理学家们相信“以太”的存在,把这种无处不在的“以太”看作绝对惯性系她老公,用实验去验证“以太”的存在就成为许多科学家追求的目标。但是这下子又有作死的人提出:我静止的时候测光速娘跑的速度是c,那么我开着速度为v的车追光线娘,由于以太的干扰,测的速度是c-v吗?那么如果自己开的车车速也是c的话,自己是不是看到光线娘是静止的?(这个问题在套机械波娘是成立的)而且自从麦克斯韦方程诞生和赫兹的实验,人们终于认识到:光线娘其实是电磁波娘家族的成员,所有电磁波娘的奔跑速度都和光线娘一样,是299792458m/s,以太是否存在成为了亟待解决的问题。
当然,有人做了这个实验,在1887年迈克尔逊和莫雷在德国做的用迈克尔逊干两垂直光的光速差值两个光线娘在十字路口奔跑时的速度,然后相减得出差值,看一下差值有无变化。这里地球娘就是开车的老司机,最高车速2100000km/h(580000m/s)[1],仅仅才是光线娘的千分之二。结果发现,无论怎么测量,两个光线娘在十字路口奔跑时的速度相减得出差值都是零。这下出事了,为什么会是零成为了物理学家们头痛的问题。
洛伦兹为了解决这个问题, 强行解释(当时主流学术如是认为[2])并提出了令所有物理系大学学生都为之头痛的洛伦兹变换,之后庞加莱和爱因斯坦决定:扔掉以太这个东西承认光线娘是单身,但是怎么跟物理娘解释成为了当务之急,于是爱因斯坦决定,让物理娘当裁判,自己和光线娘跑一圈,测一下速度,看一下自己会不会看到光线娘虽然在不停的奔跑但是是静止不动的状态。
至于结果么,爱因斯坦当然没跑过光线娘。
后谈
对于爱因斯坦,这个思想实验证明了对于这个虚拟的观察者,所有的物理定律应该和一个相对于地球静止的观察者观察到的一样。也就是说光线娘是单身,她没有老公。这给有些人带来了福音也成为狭义相对论的两大基本支柱之一:光速不变原理有了理想实验依据。后来借此写出的相对论方程又揭示了:当高速的物体速度接近光速时质量会接近无穷大这一事实。也就是说岛风再快也快不过光是吧。岛风:啊!
后来人们又发现,除了光线娘,电磁波娘家族还有好多成员,她们分别是无线电波姐妹(无线电波姐妹的亲缘关系比较接近,经常放在一起研究,她们包括长波娘、中波娘、短波娘、微波娘等)、红外线娘、紫外线娘(这两个娘和光线娘长的最像,基因最接近,所以很多时候会把这三者放在一起研究)、X射线娘和伽马射线娘。这是按照她们的身高顺序,从左到右依次变矮(波长变短,频率升高)排的。
无线电波姐妹们身高都比较高,都是大长腿,容易跨越障碍物(衍射),走得也更远(传播距离更远),脚步自然也更加明显(波动性明显)。
红外线娘、光线娘(可见光娘)和紫外线娘身高适中,腿长适中,跨越障碍物的能力要弱一些,容易被障碍物阻挡(对于光线而言就是不透明),但由于她们脚步小,为了追上无线电波姐妹(电磁波速一定),她们必须加快脚步频率,导致她们的脚步虽然不如无线电波姐妹明显(波动性不如无线电波),但是由于脚步较快,她们的腿看起来更像连成一体的扇叶(开始体现出粒子性)。
X射线娘和伽马射线娘身高比较矮、腿长太短、跨越障碍物能力非常差,但她们不服输,想到了一个绝招,为了追上比她们高的姐妹,她们的脚步飞快(频率超高),导致她们可以强行穿过障碍物(电离穿透性),她们是小短腿,脚步很不明显(波动性不明显),由于脚步太快,腿几乎完全连成了一体(粒子性非常明显)。
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外部链接
注释
- ↑ How Fast Are You Moving When You Are Sitting Still?
- ↑ THE.FEYNMAN.LECTURES.ON.PHYSICS.Volume.I.(chapter.15-3).(2010)