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爱因斯坦——全新的开始
随着科学的发展,在现在的物理学研究中,爱因斯坦的引力概念已经取代了牛顿的引力概念的主导地位,核心原因是爱因斯坦对时空做了全新论述。1905年,爱因斯坦的狭义相对论问世,其中包含了两个基本原理:
1.我们无法通过任何实验证明自己是静止的还是匀速运动的,因为一切物体的运动都是相对的;
2.对于所有的观察者而言,不管他们自己的相对运动速度有多快,光的传播速度不变。
想象一下,假设你以30万千米秒(光速)的速度将一连串光脉冲射向太空,同时你的一个朋友坐上火箭(火箭的速度为光速的99%)与光脉冲并行飞向太空。这时你在地球上会看到那串光脉冲只是略微超过了速度稍慢的火箭。但因为光的传播速度不变,所以在你的朋友眼中,光脉冲超过火箭时的速度还是30万千米秒。这听起来不可思议,但唯一合理的解释是你朋友在高速火箭里体验的“1秒”比你在地球上体验的“1秒”要长,或者换句话说,你朋友的时间变慢了。更进一步,狭义相对论告诉我们,处于快速运动中的观察者无法将空间和时间割裂开来,而是必须将其看作一个整体。也就是说观察者必须在三维空间+时间的四维时空内观察世界,而时间间隔和空间距离在四维时空内会因观察者的不同而发生变化。因此出现了一个问题:两个人做相对运动时,他们不会就两个事件的时间间隔或空间距离达成一致。为了解决这个问题,我们只有将时间和空间二者统一为“时空间隔”,才能让两个相对运动的人始终保持一致。
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