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mc2,可以計算出光子的質量。然后,再依據牛頓萬有引力定律對光子在太陽附近受到的引力作用進行推算,最終得出光的偏折角度大約為
0。87
角秒。
但令人驚訝的是,當運用廣義相對論來進行同樣的計算時,所得出的偏折角竟高達
1。75
角秒,幾乎是前一種方法算出結果的兩倍之多!這樣巨大的差異無疑給物理學界帶來了強烈的沖擊,也進一步凸顯了廣義相對論在描述引力現象方面的卓越能力和準確性。
在
1919
在那個特殊的年份,第一次世界大戰剛剛落下帷幕,世界正處于動蕩與變革之中。就在這時,英國科學界有一項重要的研究正在悄然展開——由著名科學家愛丁頓所領導的兩支考察隊踏上了一段充滿挑戰和未知的征程。
他們的目標非常明確:趁著跨大西洋地區出現罕見的日全食這一絕佳時機,進行一次意義非凡的天文觀測。這次觀測旨在驗證愛因斯坦提出的廣義相對論中的一個關鍵預言:光線在強引力場作用下會發生偏轉。
關于狹義相對論,在牛頓的世界里,時間和空間是絕對的,不變的和靜止的,物理學中稱之為絕對時空觀。因為這種觀點使得牛頓力學運用起來是那么的得心應手,以至于長久以來統治著人類的大腦,讓牛頓的地位在科學界,特別是天文學界是那么的不可撼動。
直到200多年后,一位在科學界可以與牛頓比肩而立的科學巨匠的橫空出世,才打破了這種觀念。可能大家都知道,我要說的這位科學怪人是誰。不錯,他就是赫赫有名的阿爾伯特·愛因斯坦!
愛因斯坦的成功來源于他16歲時的一次大開腦洞的幻想。他對自己說,要是我能和光一樣快速前進,與它并肩而行,我將會看見什么樣的情景
當時麥克斯韋已經給出了完美的電磁理論,認定光是一種電磁波,于是就產生一個矛盾。愛因斯坦認為,如果按照牛頓理論,我們總可能達到光速,與它一起前進,這時光在我們的眼里應該就是一列列靜止的波動,愛因斯坦稱之為凍結的波;在別人看來,以光速前進的人也一樣和這列被追上的波一起前進。可是,根據麥克斯韋電磁理論,不管我們以多快的速度運動,光都將以同樣的速度離開我們。
在現實生活中,這是那難以想象的。就是說,在真空中,光是一個奇怪的東西的,無論你是站著不動,還是以很快的速度追趕他,還是以很快的速度離開它,它相對于你的速度都是30萬公里每秒,毫無變化。這就是愛因斯坦所說的光速不變原理。
愛因斯坦認為,要解決光速悖論,唯有承認光速不變原理,而且這是一種特殊的不變!而光速不變原理就是相對論的基礎。
為什么以前人們沒有發現光這一特殊的性質(實際上是一種假設)原因就是牛頓絕對時空觀束縛了人們的想象力,而愛因斯坦是掙脫這種束縛,最終破繭成蝶的第一人。
在愛因斯坦的眼里,時間和空間是特么的不一樣。可以說,每一個物體就代表著一整套不同的時空,因為時空是受運動速度的影響的,這就是狹義相對論的精髓所在,只是在低速運動狀態下,各運動物體之間的這種時空區別不是那么明顯,甚至在現代觀測儀器中顯示不出這種微妙的區別。
科幻電影中的翹曲速度,超空間或其他技術,能讓飛船超光速飛行,然后進行星際旅行。但不幸的是物理學表明科幻電影不能成為科學事實。因為我們可能永遠也無法超過光速,關于為什么不能超過光速,這可能對于有些人來說是個新鮮事。
愛因斯坦的狹義相對論與質能方程:為什么光速無法超越?