編輯本段狹義相對(duì)論的兩條原理
相對(duì)性原理
物理體系的狀態(tài)據(jù)以變化的定律,同描述這些狀態(tài)變化時(shí)所參照的坐標(biāo)系究竟是用兩個(gè)在互相勻速移動(dòng)著的坐標(biāo)系中的哪
一個(gè)并無(wú)關(guān)系.
光速不變性原理
任何光線在“靜止的”坐標(biāo)系中都是以確定的速度c運(yùn)動(dòng)著,不管這道光線是由靜止的還是運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)射出來(lái)的.” 其中第一條就是相對(duì)性原理,第二條是光速不變性(人為假定的）.整個(gè)狹義相對(duì)論就建筑在這兩條基本原理上.愛(ài)因斯坦的哲學(xué)觀念是,自然界應(yīng)當(dāng)是和諧而簡(jiǎn)單的.的確,他的理論常有一種引人注目的特色：出于簡(jiǎn)單而歸于深?yuàn)W.狹義相對(duì)論就是具有這種特色的一個(gè)體系.狹義相對(duì)論的兩條基本原理似乎是并不難接受的“簡(jiǎn)單事實(shí)”,然而它們的推論卻根本地改變了牛頓以來(lái)物理學(xué)的根基.后面我們將開(kāi)始這種推論.
根據(jù)狹義相對(duì)性原理,慣性系是完全等價(jià)的,因此,在同一個(gè)慣性系中,存在統(tǒng)一的時(shí)間,稱(chēng)為同時(shí)性,而相對(duì)論證明,在不同的慣性系中,卻沒(méi)有統(tǒng)一的同時(shí)性,也就是兩個(gè)事件(時(shí)空點(diǎn))在一個(gè)慣性系內(nèi)同時(shí),在另一個(gè)慣性系內(nèi)就可能不同時(shí),這就是同時(shí)的相對(duì)性,在慣性系中,同一物理過(guò)程的時(shí)間進(jìn)程是完全相同的,如果用同一物理過(guò)程來(lái)度量時(shí)間,就可在整個(gè)慣性系中得到統(tǒng)一的時(shí)間.在今后的廣義相對(duì)論中可以知道,非慣性系中,時(shí)空是不均勻的,也就是說(shuō),在同一非慣性系中,沒(méi)有統(tǒng)一的時(shí)間,因此不能建立統(tǒng)一的同時(shí)性.相對(duì)論導(dǎo)出了不同慣性系之間時(shí)間進(jìn)度的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的慣性系時(shí)間進(jìn)度慢,這就是所謂的鐘慢效應(yīng).可以通俗的理解為,運(yùn)動(dòng)的鐘比靜止的鐘走得慢,而且,運(yùn)動(dòng)速度越快,鐘走的越慢,接近光速時(shí),鐘就幾乎停止了.尺子的長(zhǎng)度就是在一慣性系中"同時(shí)"得到的兩個(gè)端點(diǎn)的坐標(biāo)值的差.由于"同時(shí)"的相對(duì)性,不同慣性系中測(cè)量的長(zhǎng)度也不同.相對(duì)論證明,在尺子長(zhǎng)度方向上運(yùn)動(dòng)的尺子比靜止的尺子短,這就是所謂的尺縮效應(yīng),當(dāng)速度接近光速時(shí),尺子縮成一個(gè)點(diǎn).由以上陳述可知,鐘慢和尺縮的原理就是時(shí)間進(jìn)度有相對(duì)性.也就是說(shuō),時(shí)間進(jìn)度與參考系有關(guān).這就從根本上否定了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀,相對(duì)論認(rèn)為,絕對(duì)時(shí)間是不存在的,然而時(shí)間仍是個(gè)客觀量.比如在下期將討論的雙生子理想實(shí)驗(yàn)中,哥哥乘飛船回來(lái)后是15歲,弟弟可能已經(jīng)是45歲了,說(shuō)明時(shí)間是相對(duì)的,但哥哥的確是活了15年,弟弟也的確認(rèn)為自己活了45年,這是與參考系無(wú)關(guān)的,時(shí)間又是"絕對(duì)的".這說(shuō)明,不論物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何,它本身所經(jīng)歷的時(shí)間是一個(gè)客觀量,是絕對(duì)的,這稱(chēng)為固有時(shí).也就是說(shuō),無(wú)論你以什么形式運(yùn)動(dòng),你都認(rèn)為你喝咖啡的速度很正常,你的生活規(guī)律都沒(méi)有被打亂,但別人可能看到你喝咖啡用了100年,而從放下杯子到壽終正寢只用了一秒鐘.