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儿童物理学
相对论
相对论是一个非常复杂和难以理解的课题。 我们在这里只讨论理论的最基本内容。相对论实际上是爱因斯坦在20世纪初提出的两个理论。 一个叫 "狭义 "相对论,另一个叫 "广义 "相对论。 我们在这里主要谈狭义相对论。
你可以在这个页面上了解更多关于相对论的两个非常重要的方面:光速和时间膨胀。
狭义相对论
构成爱因斯坦的狭义相对论有两个主要观点。
1.相对性原理:物理学定律对任何惯性参考框架都是一样的。
2.光速原理:真空中的光速对所有观察者都是一样的,不管他们的相对运动或光源的运动如何。
"相对 "是什么意思?
上面列出的第一条原则非常令人困惑。 这是什么意思呢? 好吧,在阿尔伯特-爱因斯坦之前,科学家们认为所有的运动都发生在一个叫做 "乙醚 "的参考点上。 爱因斯坦声称,乙醚并不存在。 他说,所有的运动都是 "相对的"。 这意味着,运动的测量取决于观察者的相对速度和位置。
一个相对的例子
相对论的一个例子是想象两个人在火车上打乒乓球。 火车以大约30米/秒的速度向北行驶。当球在两个人之间来回撞击时,球在球员看来以大约2米/秒的速度向北移动,然后以2米/秒的速度向南移动。
现在想象一下,有人站在铁轨旁观看乒乓球比赛。 当球向北行驶时,它似乎以32米/秒(30米/秒加2米/秒)的速度行驶。当球被打到另一个方向时,它似乎仍然向北行驶,但速度为28米/秒(30米/秒减去2米/秒)。
结果是,球的速度取决于观察者的 "相对 "位置。 对于火车上的人和铁轨边上的人来说,它将是不同的。
E = mc2
狭义相对论的结果之一是爱因斯坦著名的方程式E=mc2。 在这个公式中,E是能量,m是质量,c是光速不变。
这个方程式的一个有趣的结果是,能量和质量是相关的。 物体能量的任何变化也伴随着质量的变化。 这个概念在发展核能和核弹时变得很重要。
长度收缩
狭义相对论的另一个有趣的结果是长度收缩。 长度收缩是指物体相对于观察者的运动速度越快,就显得越短。 这种效应只发生在物体达到非常高的速度时。
给你举个例子,说明移动速度非常快的物体看起来更短。 如果一艘100英尺长的宇宙飞船以1/2的光速从你身边飞过,它看起来是87英尺长。 如果它加速到0.95的光速,它看起来只有31英尺长。 当然,这都是相对的。 对于宇宙飞船上的人,它看起来总是100英尺长。
See_also: 儿童数学:素数阅读更多关于阿尔伯特-爱因斯坦和广义相对论的信息。
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