神马文学网【世界科学之最】相对论
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/05/02 19:46:57
乔瓦尼·卡梅利娅（罗马大学物理学教授）：
如果你想对世界有一个正确的认识，请不要相信直觉。
我们关于诸如时间、能量和速度等问题的直觉来源于日常生活中的经验。但在某些情况下，我们的直觉会误导我们，使我们偏离事物的真相。
用通俗的语言来说，根据我们对日常生活经验的本能的描述，物体的运动状态是物体的客观属性。但是，正如大约400年前伽利略所理解的那样，运动必须被看作是一种相对的特性。当我们说“火车在运动”，作为一个客观事实，我们并没有明确指出以车站作为我们的参照系统。这符合习惯，但我们也可以同等地选择火车作为参照物————在这种情况下，也可以说车站在移动。只要没有加速，在火车上玩台球和在车站玩台球没什么两样。
在1905年，爱因斯坦认识到伽利略的相对性原理不仅适用于机械过程，而且在电磁过程中同样有效。在完成了这一理论之后，爱因斯坦成功地预测了宇宙的一些与人类常识相反的惊人的新的特性。
这些反直觉的性质在实验中得到了很好的验证，但是却与我们日常生活的直觉相矛盾。这也正是我们对相对论着迷的原因。当我们使用一把弹弓投射一枚石子时，石子的速度主要取决于弹弓在释放石子时的瞬间速度。但是当我们开亮一个电灯泡，光的速度却与它是由什么东西射出的无关。在所有情况下这一普遍速度大概为每秒30万公里。
这一观念使我们认识到，与我们天生的直觉相反，时间也是相对的，而不是绝对的。双胞胎姐妹宇航员分乘不同的宇宙飞船以某一恒定的相对速度旅行，她们的“变老”过程令人吃惊：她们都将感到对方比自己老得慢。如果她们中的一位驾驶宇宙飞船以某种方式最终与另一位会合，那么在她们碰头的那一刻，她们将发现，以恒定速度飞行的宇宙飞船上的那位宇航员会比后来选择改变速度的宇航员老得快。由于时间的绝对观念在我们本能的世界观里根深蒂固，我们将上述现象通俗地称为“双胞胎悖论”。但事实上这里根本不存在矛盾。双胞胎姐妹并没有过同样的生活：其中的一个经历了一系列的加速。
爱因斯坦的成就就体现在这里。爱因斯坦的工作使宇宙获得了重新定义，它使我们对事物有了新的洞察，诸如质量可以被转换为能量，以及电磁辐射的速度———等于光速———是大自然的一把特别的尺子，是速度的最大极限值。它的作用还不止于此。当伽利略的第一个相对性理论用科学语言阐明某些与我们的日常直觉并不矛盾的事实时，爱因斯坦相对论却告诉我们，当我们思考超越日常生活的事物时，结果可能与我们的直觉完全不同。
如果你想对世界有一个正确的认识，请不要相信直觉。
我们关于诸如时间、能量和速度等问题的直觉来源于日常生活中的经验。但在某些情况下，我们的直觉会误导我们，使我们偏离事物的真相。
用通俗的语言来说，根据我们对日常生活经验的本能的描述，物体的运动状态是物体的客观属性。但是，正如大约400年前伽利略所理解的那样，运动必须被看作是一种相对的特性。当我们说“火车在运动”，作为一个客观事实，我们并没有明确指出以车站作为我们的参照系统。这符合习惯，但我们也可以同等地选择火车作为参照物————在这种情况下，也可以说车站在移动。只要没有加速，在火车上玩台球和在车站玩台球没什么两样。
在1905年，爱因斯坦认识到伽利略的相对性原理不仅适用于机械过程，而且在电磁过程中同样有效。在完成了这一理论之后，爱因斯坦成功地预测了宇宙的一些与人类常识相反的惊人的新的特性。
这些反直觉的性质在实验中得到了很好的验证，但是却与我们日常生活的直觉相矛盾。这也正是我们对相对论着迷的原因。当我们使用一把弹弓投射一枚石子时，石子的速度主要取决于弹弓在释放石子时的瞬间速度。但是当我们开亮一个电灯泡，光的速度却与它是由什么东西射出的无关。在所有情况下这一普遍速度大概为每秒30万公里。
这一观念使我们认识到，与我们天生的直觉相反，时间也是相对的，而不是绝对的。双胞胎姐妹宇航员分乘不同的宇宙飞船以某一恒定的相对速度旅行，她们的“变老”过程令人吃惊：她们都将感到对方比自己老得慢。如果她们中的一位驾驶宇宙飞船以某种方式最终与另一位会合，那么在她们碰头的那一刻，她们将发现，以恒定速度飞行的宇宙飞船上的那位宇航员会比后来选择改变速度的宇航员老得快。由于时间的绝对观念在我们本能的世界观里根深蒂固，我们将上述现象通俗地称为“双胞胎悖论”。但事实上这里根本不存在矛盾。双胞胎姐妹并没有过同样的生活：其中的一个经历了一系列的加速。
爱因斯坦的成就就体现在这里。爱因斯坦的工作使宇宙获得了重新定义，它使我们对事物有了新的洞察，诸如质量可以被转换为能量，以及电磁辐射的速度———等于光速———是大自然的一把特别的尺子，是速度的最大极限值。它的作用还不止于此。当伽利略的第一个相对性理论用科学语言阐明某些与我们的日常直觉并不矛盾的事实时，爱因斯坦相对论却告诉我们，当我们思考超越日常生活的事物时，结果可能与我们的直觉完全不同。