定律当然是对,但是现在这个观念被扩展到包括马克斯韦理论和光速:不管观察者运动多快,他们应测量到
样
光速。这简单
观念有
些非凡
结论。可能最著名者莫过于质量和能量
等价,这可用爱因斯坦著名
方程E=mc2来表达(这儿E是能量,m是质量,c是光速),以及没有任何东西能运动得比光还快
定律。由于能量和质量
等价,物体由于它
运动所具
能量应该加到它
质量上面去。换言之,要加速它将变得更为困难。这个效应只有当物体以接近于光速
速度运动时才有实际
意义。例如,以10%光速运动
物体
质量只比原先增加
0.5%,而以90%光速运动
物体,其质量变得比正常质量
两倍还多。当
个物体接近光速时,它
质量上升得越来越快,它需要越来越多
能量才能进
步加速上去。实际上它永远不可能达到光速,因为那时质量会变成无限大,而由质量能量等价原理,这就需要无限大
能量才能做到。由于这个原因,相对论限制任何正常
物体永远以低于光速
速度运动。只有光或其他没有内禀质量
波才能以光速运动。
相对论个同等卓越
成果是,它变革
们对空间和时间
观念。在牛顿理论中,如果有
光脉冲从
处发到另
处,(由于时间是绝对
)不同
观测者对这个过程所花
时间不会有异议,但是他们不会在光走过
距离这
点上取得
致
意见(因为空间不是绝对
)。由于光速等于这距离除以所花
时间,不同
观察者就测量到不同
光速。另
方面,在相对论中,所有
观察者必须在光是以多快
速度运动上取得
致意见。然而,他们在光走过多远
距离上不能取得
致意见。所以现在他们对光要花多少时间上也不会取得
致意见。(无论如何,光所花
时间正是用光速——这
点所有
观察者都是
致
——去除光所走
距离——这
点对他们来说是不
致
。)总之,相对论终结
绝对时间
观念!这样,每个观察者都有以自己所携带
钟测量
时间,而不同观察者携带
同样
钟
读数不必要
致。
图2.1时间用垂直坐标测量,离开观察者距离用水平坐标测量。观察者在空间和时间里
途径用左边
垂线表示。到事件去和从事件来
光线
途径用对角线表示。
每个观察者都可以用雷达去发出光脉冲或无线电波来测定个事件在何处何时发生。脉冲
部分由事件反射回来后,观察者可在他接收到回波时测量时间。事件
时间可认为是发出脉冲和脉冲反射回来被接收
两个时刻
中点;而事件
距离可取这来回过程时间
半乘以光速。(在这意义上,
个事件是发生在指定空间
点以及指定时间
点
某件事。)这个意思已显示在图2.1上。这是时空图
个例子。利用这个步骤,作相互运动
观察者对同
事件可赋予不同
时间和位置。没有
个特别
观察者
测量比任何其他人更正确,但所有这些测量都是相关
。只要
个观察者知道其他人
相对速度,他就能准确算出其他人该赋予同
事件
时间和位置。
现在们正是用这种方法来准确地测量距离,因为
们可以比测量长度
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