在光速下,爱因斯坦的方程崩溃了,没有任何意义
2023-05-01 来源:飞速影视
光与时间的关系是不直观的。
数学极限使我们能够弄清楚光子在爱因斯坦方程分解的精确光速下会发生什么。
以光速,时钟停止 - 宇宙缩小到零大小。
爱因斯坦的狭义相对论预测了一些疯狂的现象,没有比移动时钟比静止时钟滴答作响得更慢的想法更不直观的了。当时钟接近光速时,它们滴答作响的速度越来越慢,越来越接近根本不滴答作响。
所以,这就提出了一个有趣的问题:既然快速移动的物体体验时间的速度更慢,光速是终极速度极限,那么光会“体验”时间吗?在在线物理聊天论坛上,给出了许多答案。但真相是什么?
从表面上看,光不经历时间的想法似乎有点愚蠢。毕竟,我们看到光从太阳传递到地球。我们甚至可以计算需要多长时间。(约8分钟)因此,光经历时间似乎相当明显。但那是我们经历的时刻。光体验到什么?
回答这个问题有点棘手。物理学是一门实验科学,回答问题的最终方法是做实验。我们可以设计一个实验,将时钟连接到光子上。这个想法的唯一问题是它完全不可能。毕竟,只有没有质量的物体(如光子)才能以光速传播,而有质量的物体必须行进得更慢。时钟肯定有质量,所以没有时钟可以随着光传播,让我们做实验。
极限的力量
由于我们被禁止进行最终的实验,我们必须转向理论考虑。爱因斯坦的方程告诉我们什么?
在这里,故事变得有点复杂。爱因斯坦的时间相关方程适用于以零速度行进的物体,但不包括光速。在精确的光速下,它们会分解。因此,这些方程不适用于光本身 - 仅适用于比光慢的物体。
如果我们不能做一个实验,我们的方程不适用于光速,我们是否陷入困境?嗯,在某种程度上,是的。另一方面,虽然爱因斯坦的方程不适用于100%的光速,但没有什么能阻止我们对以99.999999%光速运行的物体提出同样的问题。如果你想在那里扔更多的9,那就继续吧;方程式工作得很好。
因此,让我们使用微积分课中经常使用的极限方法。如果无法完全解决某个参数的特定值的问题,则可以使用该参数的其他值,并询问当您接近所需值时会发生什么。很多时候,你看到的趋势会告诉你当你达到禁止值时会发生什么。
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