看了一些书,略有想法,如记。
1.1 声音的对比
先用声音做个比喻,一辆开着喇叭行驶的车发出的声音有三种情况:
a. 不动时的音调和响度作为基准。
b. 朝我们驶来时,音调和响度相对基准会越来越高。
c. 朝我们驶去时,音调和响度相对基准会越来越低。
如此可对比相对论,也该类似的三种情况,只是要放在超高速(近似光速)的情况下:
a. 不动时-也就是平日所见,因为凡日常经验下的速度相对超高速是不动的-把视像变化作为基准。
b. 朝我们驶来时,视像变化如何?
c. 朝我们驶去时,视像变化如何?
声音的情况可总结,不论从理论还是经验已明晰,而超高速下的变化先不做总结,由以下说明。
1.2 伪命题
对相对论的一个说法是:
只要物体-且说成“你”吧,用人来说有代入感 –以超高速运动,你就衰老的慢,因为时间过得慢了!
这是个伪命题,或者是因我不慎的一个印象。这个命题若加两个条件就正确了:一个是所谓“衰老”是你真正发生的,还是一个视像变化?二是要说明运动的方向。让我们一一将条件明晰后再更正说法吧。
1.3 视像变化
这是我的一个术语,字面上好理解,为严谨做些补充。假如我和你相隔很近 –几公里、几十公里、乃至成百上千公里 –相对超高速的运行距离都很近 –那么你看到的自己的衰老和我看到的你的衰老是一回事。但是,如果我们相隔如千百万公里,也就是超高速下的尺度,你看到的和我看到的就不一样了。注意,对象都是你的衰老,观察者却不同,视像变化应该说明谁是观察者。
于是,有个混淆,且我也认为是伪命题的:
你在一超高速列车上行驶,看着列车上的表针走了5秒 - 与前命题呼应,你的时间过慢了,于是在列车外的我看着自己的手表应该走了10秒!
你看,观察对象和观察者都变了,各说各的,就是两个世界,各自看到的都是5秒才对。若不是,运动是相对的,可以说我相对你也在做高速运动,说成比你过得慢也对,于是我看到了10秒,你在列车上看到20秒才对。这不乱了?
那么,我们应该看同一块表才对,不论同看车上的,还是同看车下的。为了有代入感并契合原命题的情景,就同看车上的吧。于是整理为这样的问题:
你在一超高速列车上行驶,看着车上的表针走了5秒,在车下的我看这表是过了多久呢?
1.4 传播介质
我们知道,声音传播的介质是气体,靠气体微粒的震荡传播的。以上1.1里的车和观察者处于同于介质 – 都在空气里嘛 – 但不是这么笼统,而是空气是连同的,因此在同一介质。
假如一些空气密封起来运动呢?比如飞机,机内的和机外的隔绝,机内的人相互说话听着正常,机外飘过的人听着会怎样呢?当然,现实中因为飞机的噪音之大,机外的人无法靠空气传播听到机上的,但这个想象力不难验证。拿超音速战斗机说吧,我们知道它会行程一层锥形的空气膜环绕着飞机,这层膜不得了,“恰到好处”时摧枯拉朽使人五脏俱裂的威力,若这么厉害,驾驶员不死翘翘了?然而,人家好好的,你可以认为是他跟着飞机跑得太快,声音追不上他所以没事,若是这样,他说出的话不瞬间给甩到后面连自己也听不到了吗?其实不然,如上解释,驾驶舱和机外是隔绝的,两个世界 –此时应该准确地说,是两个传播媒介-声音各走各的,不论飞机跑多快都一样,三倍四倍速也无妨。非要做个相对速度分析的话可以这么说,声音在飞机内是超音速的,可是它给隔绝着,于机外的观察者有何干呢?
如上说的返回光后就少许明晰了。既然车外的人要观察车上的表,介质必须一样,不能隔绝了。既然在同一介质下,视像变化如同1.1里车的音调一样对于车下的我应该渐有“起伏”才对。
爱因斯坦相对论的假设是:光速在任何时候都是不变的。
这个命题如果不加条件也可以是伪命题了,应该说成在所涉及的观察者处于同一介质下才是不变的,至于是气体、真空、液体、固透明固体下的各种介质算不算同一介质(我们知道,对于声音不算)我就不做探究了,因为在大尺度下我们说的是太空,就是真空,且能实现超高速的只能是真空(不然哪怕夹杂一点气体微粒,便如流行划过一样消损了)。
1.5 超高速驶来或使去
以下分析了结合1.1里的声音或者1.4里的超音速战斗机。假设:你从遥远的地方急速驶来,近于光速,那么表针的每一秒就如声音叠加成锥形一样行程一个视像变化密集的膜。且把每一秒当成膜里层层的图片,叠加的越紧,于车下的观察者就如电影一样放得越快。于是,你向我驶来,钟表比我手上的走得快了,若你我同岁,你比我衰老的也快。反之亦然。
于是1.1中说法可补充完整:
a. 不动时-也就是平日所见,把视像变化作为基准。
b. 朝我们驶来时,表走得快了,你看着衰老得快。
c. 朝我们驶去时,表走得慢了,你看着衰老得慢。
1.6 悖论
于是,是不是可以理解:
一对孪生子,哥哥和弟弟。哥哥登上一辆超高速列车于弟弟告别,列出离去。假如弟弟一直能看得见哥哥(脑洞开些,把列车想成全透明的也好,还是哥哥一直在车门口露着脸且没被甩下车也好,总之能彼此观察的到),那么30年后,弟弟老了,哥哥却像只过了一年一样年轻如初!
如1.5所述,确实是这样。
注意,运动是相对的,哥哥看弟弟也应该一样,就是他变老了,可弟弟却年轻如初!
于是在常识上便说不通了,假如说一个变快,另一个变慢还好,可还了观察角度竟整个反了,那不是胡扯或者捉弄人么?
1.7 更正
如1.3所说,那只是观察者的视像,所谓作案现场呈现的结论就是事实的真相吗?
假如哥哥和弟弟有台神奇的视频机器,其信号传播速度可以快到超越光速,乃至不论多远多快都能同时同步对话,30年后忽然接通了,那一定会这么聊:
哥哥左手看屏幕,右手拿着望远镜:“弟弟,怎么回事?你不是一直年轻着么,怎么和我一样老了?”
弟弟回答:“哥哥,这是我要问你的!”
怎么回事……其实相对论没有所谓的伪命题和反常识的东西,而是启发,让我们脱离平日对“绝对时间”的参照,如同中世纪末脱离日心说一样。如今的我们看到日心说的愚昧没什么感触,可它统治了人类思想上千年哪,其根深蒂固真像如今对“绝对时间”的理解,无怪乎有些人看了也不明白,就算有人解读也不明白,仅留个囫囵吞枣的1.3的印象。
例子里有哥哥、弟弟两个观察者/参照系,别忘了还有阅读的你,你若在阅读时想象的画面里同时出现了哥哥和弟弟两个人便是你-第三个-参照系了。可是,不论你在何方 –和弟弟一样在这地球上,或者和哥哥一同乘车,或者躲在宇宙其他远处, 他们之一的运动都是超高速的,也许开始的某一时段只有一个人被你看到了,只有的画面如同他们一样在以不同速率变化着。
于是,读相对论较难的就是代入感只化身于例子里的对象还不够-不像文学作品一样可以这么干 –书外的读者本身有自己的时间体验。然而,好的文学作品或许也一样的难,所谓:“一千人读《哈姆雷特》,就有一个“哈姆雷特”。
1.8 广义相对论 略谈
于是,把时间这个自古以来的人类直觉给刷新了,那空间呢?
或许爱因斯坦的广义相对论就是解决这个的,只是人们总被他想代替引力论的目的给迷惑了。我觉得他起初没想过“引力”,而是只挑战“绝对空间”,比如给自己抛个问题:再遥远的距离说不定近在咫尺?或者:假如时间对每个人相对的,空间怎么就不行呢?
他发现,只要有质量就能扭曲空间,只是人的质量太小了,环绕于周围的空间扭曲可以忽略不计,这和人们之间的相对速度太小便可以忽略相对时间是一样的。可既然要设想,就来个大的,用星球的质量对比超高速总行了吧。
那么星球对空间的扭曲是怎样的呢?啊,引力!
1.9 科学 或 哲学
看1.7的哥哥和弟弟,视频里他们看到了同步的彼此,原来都一样。
生命的衰老没有快慢,视像相对也是虚幻。
眼见不能为实,衰老也是生理的体验。
也许骨肉亲情,也许彼此共情,事实便是相爱之深。
唯有将感官统一了才算吧。我看到了、听到了、触摸到了,总是了。
触摸需要多小的距离,触摸需要多细腻的感觉。渐入真实,直至遭遇他的一切,直至触动你的心灵。
这一刻,没有时间,没有空间,也没有感官。是思想,是信仰,也是真实。
科学,从头到尾不就是思想,不就是信仰?
巨人,给与我们的不是结论,而是方法。
寄希望于后世,我们应该问自己:人活一世,那些司空见惯的东西不该想清楚吗?
2.0 尾
爱因斯坦的晚年作品里写了相对论的数学推导,微积分是必要的工具。以上仅是感想,愚昧之深只得谦卑,余生若有闲余,重拾潜修,获得真谛一二足矣。
Lazy Tiger
2024.08.24