2016年2月4日星期四

阿宝和相对论

阿宝我最近很烦恼,小朋友们都长高,阿乐已经能扣篮,我还摸不着木板框。

其实也不是我不长个儿,我也经常喝牛奶,我也经常量身高,每个月我都比上个月高那么一点点。可我就是不如阿乐长得快。就连小麻杆阿森也长得比我高了。我妈安慰我说我是晚熟型的,我蹿个儿的时候还没到呢,他们只是相对我先蹿了而已。可我还是很郁闷,为什么我是那个相对晚蹿的呢?为什么我们就不能同时一起长呢?

不过有时候我也明白我和朋友们是不能永远一样高,一样的聪明的。就比如数学题吧,阿乐就能很快的把题目做出来,整整齐齐的写在纸上。阿森就很困难,他要想好久,然后再慢慢的写好久。我通常是想一会儿,不过我的优点是写的快,写的少,虽然别人看起来有点费劲,不过我还是快呀。然后到了历史课,历史老师要我们总结的时候,阿森就开始滔滔不绝的瓜拉瓜拉的在大家面前说个没完了,我和阿乐是从来不爱说的,要说只有干巴巴的一句话,“尤利烏斯·凱撒很酷”。所以啊,如果我们是如此的不一样,个头上的相对差别也是正常的。至少我们还都在同一个时间和空间里。

但是,我和我的朋友们,真的在同一个时间和空间里吗?按照爱因斯坦的广义相对论,时间会变慢,空间会收缩,那有没有可能是因为我在变慢的时间里,所以我比阿乐和阿森都长得慢?还是因为我身体的空间收缩了,所以我看起来比他们矮?

时间怎样才会变慢?和爱因斯坦沾边的东西就比较需要想象力,需要速度。不是像我这样的健康男生跑步的速度,我跑的再快也不行,穿的跑鞋再帅也不行。需要一个微观世界的光子,想像它是一个乒乓球吧。光子球的速度是每秒30万公里,关键的是,这个速度是不变的,不管我是不动还是跑步,哪怕我是坐在喷气飞机上高速飞行,光子球相对于我的的速度都是这么多。这里为了简单起见,我把光子球的速度简化到了每秒3米。

然后咱们想像一下,我现在坐在一艘以光速三分之二速度,即每秒2米速度飞行的宇宙飞船上,从你面前向东运动。在飞船上,离我面前3米的地方立著一面大鏡子,這个鏡子的目的就是为了让我能够通过鏡子看到自己的脸。


这时你站在地上看着我的飞船,你会看到 ,一个像乒乓球的光子以每秒3米的速度由太陽发出,射到了我的脸上。然后这个光子就以每秒3米的速度向我面前的鏡子出发。然后奇怪的事情就发生了: 你看到这个光子球相对于你来說,是每秒走3米的速度在前进;而同时你也看到,我的飞船相对于你以每秒钟2米的速度在前进。

在你的时间里,你看到这个光子球,从我脸上出发,每秒走3米,因为我的飞船也在走每秒2米,所以光子球一秒钟就只越过了我的脸一米的距离。你会看到, 你的时间过了3秒钟后,这个光子才以我的的脸为起点,相对我的脸走了3米,然后照到了我面前3米地方的鏡子上。

关键的转折点来了: 在你看來, 这个光子球在以每秒钟2米的速度运动的宇宙飞船上,需要3秒钟的时间才能相对于宇宙飛船中我的脸运动3米的距离。而这时,我也看到这个光子在我自己面前运动了3米的距离。就是说, 你的时间 是过了3秒钟后,宇宙飞船上的光子球相对于你运动了9米的距离。而我却看到,这个光子球,在我自己面前只走了3米的距离,而时间却只过了1秒钟。

所以,在你看到这个宇宙飞船中的光子相对于你、在你面前、运动了3秒钟的时间,走了9米的距离,你測量到的光速是“9米÷3秒钟”速度是“每秒钟走3米”。 而对我来说, 我却感到只过了一秒钟,光子在飞船上相对于我自己也只走了3米距离。由此我測量到的光速也是每秒钟走3米。

所以到底发生了什么事了呢?很简单也不简单, 你的时间过了3秒钟, 而我只过了一秒钟。我的时间变慢了。在你感觉到 3秒钟的时间,宇宙飞船以每秒2米的速度一共走了6米。而我感觉只過了一秒钟,而飞船的速度是每秒钟走2米,這样我感到飞船只走了2米。 相对于你来说, 我的空间也縮短了。

所以就是相对论带给我們的,当一个人以一个高速度运动的话,这个人的时间会变慢,而空间会缩短。所以其实不是我不长个,我只是速度快,也不是我个子矮,还是因为我速度快。哈哈哈。