简体中文 | English

当前位置:首页 > 创客圈 / 正文
启发爱因斯坦的五个疯狂猜想
2016年11月18日  阅读:728

阿尔伯特·爱因斯坦是20世界最伟大的发明家,通过他革命性的理念,让我们对物理世界的认知发生了永久性的转变。爱因斯坦一个最有标志性的品质是,通过幻想显示生活场景,整合概念复杂的科学观点的非凡能力。他管这些场景叫做“思维实验”,也就是德国称之为的“思考实验”。

启发爱因斯坦的五个疯狂猜想

这里有几个爱因斯坦有奠定意义发现的代表性思维实验。

      想象你在追一道光束

这是爱因斯坦16岁就在做的思维实验。你跟着宇宙中的光线跑会发生什么呢?

爱因斯坦解释道,如果你的速度能赶上光的速度,在宇宙中你就会看到这道光是冻结的。但光在宇宙中并不能冻结,要不也就不能形成光了。

最后爱因斯坦意识到,光的速度不会因为他而减慢。所以只能在其他方面做出改变。改变的是时间本身,这也奠定了他狭义相对论的基础。

      想象你在一列火车上

假设你在一列火车上,而你的朋友站在车窗外,看着他疾驰而去。如果雷电同时击中了火车的两段,你的朋友便可以同时看见两道闪电。

但在火车上,你与列车方向那端的闪电距离会更近一些。所以你会先看见列车方向的闪电。

这个思维实验告诉我们时间对于运动和静止的人是不同的,结合爱因斯坦的观点,时间和空间是相对的,同时性是不存在的。这是爱因斯坦狭义相对论的基石。

      想象你有个双生兄弟(姐妹)坐上了宇宙飞船

这在爱因斯坦时间膨胀效应实验中是非常著名的,只能通过时间来验证。

假设你有个孪生兄弟(姐妹)。但自你兄弟出生起,他(她)就被放进了宇宙飞船,以接近光速的速度送到太空中。

根据爱因斯坦狭义相对论,你们的年龄会有差异。因为如果越接近光速,时间就会越慢,你的兄弟(姐妹)年龄增长就会越慢。

当飞船返回地球,可能你已经准备退休了,而你的兄弟(姐妹)还在青春期。

      想象你在一个盒子里

假设你在一个盒子里,飘荡在空中,对外面发生的事情一无所知。突然你掉到了地上。会发生什么?盒子是受重力影响在掉出来的吗?或者绳子是用绳子拉上去的?

根据爱因斯坦的结论,这两者结果没有实质上的区别,重力和提拉是一样的东西。

根据爱因斯坦之前的断言,时间和空间并不是绝对的。如果运动能影响到时间和空间,那么它对重力和提拉也会有同样影响。

引力能改变时间,是爱因斯坦广义相对论的重要部分。

启发爱因斯坦的五个疯狂猜想

      想象你在把玩一枚双面硬币

爱因斯坦并不是量子理论最大的拥戴者。实际上,他总是通过思维实验来驳斥量子理论。但正是这些思维实验的挑战,才让量子理论的开拓者沉淀下来,更加完善这些细节。

爱因斯坦关于“量子纠缠”的思维实验,爱因斯坦喜欢叫它“鬼魅般的超距作用”。

假设你有一枚可以轻易分成两半的双面硬币。转动硬币,不用眼睛看,一面给你朋友,另一面拿在手上。然后你朋友坐上火箭飞船遨游太空。

然后你看一下你的硬币。你拿着硬币的证明,瞬间就能知道数十亿光年外的朋友拿的是反面。

如果你能立即想到硬币的两面,在你看到其中一面之前就来来回回地在心里交换了无数次,那么,这些硬币就可以规避光速,不管他们相隔了多少光年。