相对论:四维时空观

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左侧中的坐标系本质就是初中数学课里的空间几何坐标系,是我们可以直观感知到的,因为我们本来就生活在三维空间世界中。

而右侧中坐标系,X轴代表空间速度(物体在空间中的运动速度,也就是我们口中常说的速度),Y轴则代表时间速度(时间流逝的速度,也即标识时间膨胀的量度)。

这个坐标系,是想像力的产物,不同于胡思乱想,它是基于数学公式——洛伦兹变换方程组想像出来的。

如果没有这一想像,也就不会有什么相对论了。所以爱因斯坦才会说,想像力比知识更重要。


从公元前六世纪,哲学家、数学家毕达哥拉斯提出“地圆说”,到我们今天打开微信,看到一个圆圆的地球,历时两千六百年。(当然至今依然还有人坚信“天圆地方”,个人认为只要他们不是极端分子严重危害社会,我们就应当尊重人家的观点)

从伽利略、牛顿,到爱因斯坦,从实验物理学到理论物理学,人类的想像力有了质的飞跃,利用数学这一有力的工具,人们可以预知某事物的存在,而无需等到实际观测了。

比如,海王星、反物质、黑洞,都是先使用数学计算预言后通过实际观测确认,这是人类科学进程的成就。


从图中右侧坐标系,我们可以得知:

物体在空间中的速度越快,基于自己的参考系(立场、视角)所感知到的时间流速相对于外部观察者来说就越慢。

当物体在空间中以光速运动时,它的时间就静止了。

如果我们能抓到一个光子,这个光子有可能是从宇宙初始的时刻产生,历经百亿年的时间跨度,才来到我们的面前。

光子是长生不老的存在。“生命在于运动”这句话可以做出新的解读了:喜欢跑步的朋友相对于宅在家里不动的我,可以活得更久。

这可不是我胡言乱语,这是基于相对论的逻辑推理出的结论。

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