相对论⑩︱“早知道会这样,我宁可当个修表匠”

这一天,爱因斯坦和老婆因为鸡毛蒜皮的小事儿,发生了争吵。

男人嘛,吵架怎么可能是女人的对手?爱老师一着急,就动了手。爱太太也不是吃素的,反手给了爱老师一个大嘴巴,然后摔门而去。

空荡荡的房间里,清脆的耳光声余音袅袅。爱因斯坦陷入了沉思——

1|

当年的爱太太,也是名副其实的班花——全班只有6名学生,5条男光棍。

曾几何时,爱太太温婉聪颖,小鸟依人,娴静时如娇花照水,行动处似弱柳扶风。两个人柔情蜜意,你侬我侬,女人的小手抚过男人的脸庞,温柔、温暖,如春风拂面。

现在,同样是这只小手抚过,为什么感觉沉重了许多?为什么自己的脸上火辣辣的疼?

假如你学过高中物理,大概会说:道理很简单,因为轮圆了的巴掌有一个很高的速度,要加上手上带的动能嘛!

可是,爱因斯坦是谁?他是物理王国的宙斯,怎么可能满足于高中物理的解释呢?

闭关七日——主要是因为没有人给做饭——之后,爱因斯坦脸上的5个指印早已消失。这时,仿佛一道电光划破黑暗,爱因斯坦得出一个显而易见石破天惊的结论:运动的物体质量会变重!

假高你乘坐一艘宇宙飞船上高速飞行,而我在地面上静止不动。

假如飞船动力足够,你就可以不断踩油门,让飞船加速,你也总能感受到加速带来的“推背感”。

你可能会想,飞船的速度越来越快,总能够达到光速吧?

但是,根据相对论,对于地面上的我,你的速度不是简单的叠加。在我看来,虽然你每一次踩油门,也确实能增加一点速度。但是,你费了同样的力气,但你的速度的增加值,却越来越小了。

这就相当于说,在我看来,飞船正在变得越来越重。

这是相对论的另一个效应:高速运动物体的质量会变重。当你的速度接近光速的时候,在我眼中,你的质量就会接近于无穷大。

要推动一个质量无穷大的物体,就需要无限多的能量。这个显然是做不到的,所以,你就很容易得出一个结论:一切有质量的物体都不可能达到光速。

现代物理学家可以用加速器让一个电子——注意是“一个”电子——达到0.9999c,但是它永远都不可能达到真正的光速。电子会变得越来越重,你输入再多的能量,也不能够使它达到光速。

那为什么光子的速度是光速?这是因为,光子的静止质量是0。光子不会减速,光子的时间也永远不动,它也不会变“老”——它要么以光速运动,要么消失。

3

我们已经知道,运动的物体质量会变重。那么,多出来的重量,是多在了哪里呢?爱因斯坦说,质量“增加”的部分是能量。

换个角度说,你每踩一次油门,给飞船一份能量,按理说它就应该转换成同样的一份加速度。但事实上,速度并没有等量叠加,而是飞船变得越来越重了。也就是说,能量转换成了质量。

在这里,爱因斯坦开了一个脑洞——质量“本身”,是不是就是能量呢?

也是就说,mc² 就代表着一个物体的“全部能量”,即使静止不动,它也包含着能量——这就是著名的“质能方程”: E=mc²

质能方程意味着什么呢?考虑到c²是一个天文数字,只要技术足够发达,我们只要花费一点点质量,就能换来巨大的能量。

核物理的发展也证明了这一点,人们做出了原子弹,还用核能发电,而实验的结果,完全符合爱因斯坦的质能方程。

E = mc²这个公式已经被永远地跟爱因斯坦联系在了一起,以至于很多人以为是爱因斯坦发明了原子弹。

事实上,爱因斯坦没有参与过原子弹的研究。他只是给罗斯福总统去了一封信,呼吁美国搞原子弹,而且那封信还是别人写的,爱因斯坦只不过允许他使用自己的名字而已。

1945年,广岛遭原子弹袭击,爱因斯坦非常悔恨,说:“早知如此,我宁可当个修表匠。”

(万维钢《精英日课》笔记)

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