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愛因斯坦相對論故事
愛因斯坦相對論故事
更新时间:2025-04-04 10:11:20

愛因斯坦相對論故事?寓言故事《刻舟求劍》說的是有個楚國人坐船,不慎把劍掉進了河裡,但是他并不着急下去撈劍,而是在船上掉劍處刻了個記号,并且告訴别人說,現在水太深,等着船靠岸時再從船上刻記号的位置下去撈劍結果可想而知,他是撈不到劍的這個寓言告訴人的道理是以靜止的眼光看待變化發展的事物,必然導緻錯誤的判斷世界上的事物,總是在不斷地運動變化發展的做任何事情都要以時間、地點、條件為轉移,拘泥、刻闆地辦事情是達不到預期效果的,現在小編就來說說關于愛因斯坦相對論故事?下面内容希望能幫助到你,我們來一起看看吧!

愛因斯坦相對論故事(愛因斯坦的相對論和刻舟求劍寓言故事有沒有相似之處)1

愛因斯坦相對論故事

對《刻舟求劍》的常規普通理解

寓言故事《刻舟求劍》說的是有個楚國人坐船,不慎把劍掉進了河裡,但是他并不着急下去撈劍,而是在船上掉劍處刻了個記号,并且告訴别人說,現在水太深,等着船靠岸時再從船上刻記号的位置下去撈劍。結果可想而知,他是撈不到劍的。這個寓言告訴人的道理是以靜止的眼光看待變化發展的事物,必然導緻錯誤的判斷。世界上的事物,總是在不斷地運動變化發展的。做任何事情都要以時間、地點、條件為轉移,拘泥、刻闆地辦事情是達不到預期效果的。

以上的道理顯然不是題主所指,題主指的應該是裡面的物理知識,那就是運動和靜止相對的問題,我們常說運動是絕對的,靜止是相對的,這是哲學上的理解,意思就是世界萬物都是運動變化的,且一直在運動變化,運動是物質的存在形式,靜止是暫時的、相對的。而在物理上,認為運動和靜止都是相對的,描述物體的運動狀态是離不開參照物的。一個物體相對于這個東西是運動的,也許相對于另一個東西就是靜止的,相對于這個東西運動的速度快,也許相對于另一個東西的速度慢。比如人坐在行駛的船上,人對于船就是靜止的,但相對于岸邊就是運動的;岸邊相對于地面是靜止的,但相對于行駛的船和人就是運動的,當然相對于太陽也是運動的。世界上不存在絕對的運動狀态,一切都是相對的,應該說這幾種運動狀态都是有效的,沒有誰對誰錯,但前提是要搞清相對于誰(即确定參照物),隻有這樣才有意義,另外還要随時注意物體運動狀态的改變。

搞清楚這些知識,就會知道《刻舟求劍》中的刻舟人錯在哪兒了:劍沒有掉進水裡時,劍相對于行駛的船和人是靜止的(這時的靜止是相對于船和人)。但劍掉進水裡後,由于劍受到自身重力和水的阻力,最終會掉到河底而靜止于河底(這時的靜止是相對于河底的),

因此這時的劍不再與行駛的船和人保持相對靜止狀态。換句話說,船走劍不走。如果這時仍然認為劍相對于船是靜止的,而在刻舟處找劍就會出現錯誤。刻舟人錯就錯在劍相對靜止的參照物選錯了,或者說他沒有注意到劍的運動狀态已發生改變,劍相對于船來講已經不再靜止。

對《刻舟求劍》的另類解釋是與伽利略相對性原理相符的

如果船一直勻速直線行駛到河岸,再假定《刻舟求劍》中的船足夠高,以至于劍在船到岸前還沒有掉進水中,然後空氣阻力忽略不計,那麼船到岸邊時,是否能從船上的丢劍刻痕處尋找到劍呢?答案是肯定的,一定能從刻痕處下的水底撈到劍,就像下面這樣:

這是為什麼呢?因為刻舟求劍這件事完全遵守伽利略相對性原理。

所謂伽利略相對性原理是指在任何慣性系中,力學規律保持不變。換句話說,在一系統内部所作任何力學的實驗都不能決定一個慣性系是在靜止狀态,還是在作勻速直線運動。還拿船舉個例子,在一艘勻速直線運動的船上,一顆石子從桅杆頂落下,最後是落到桅杆底部,而不是落向船運動的相反方向。

在船上的人看來,石子作垂直于船面的自由落體運動,船上的人無法判斷船是靜止還是在運動(當然在岸上的人看來,這顆石子是在作平抛運動,不同慣性系對同一事物的觀察結果遵循伽利略變換)。同理,劍也應該落到船上刻痕處的垂直下方,也就是說,刻舟人的做法是正确的,這就是相對性原理。這個原理告訴我們,在任何慣性系中,力學規律或者說物理效應是相同的,還是那句話,世界上不存在絕對的運動狀态,一切都是相對的。

愛因斯坦相對論的核心是相對性原理

這個相對性原理是從伽利略的力學相對性原理推廣發展而來。伽利略相對性原理是個從内涵到外延都不深刻和完善的原理,從内涵上講,這個原理并不表述相對時空觀,否則牛頓也不會接受這個原理;從外延上講,這個原理隻适用于力學,而不适用于電磁作用,更不适用于引力。從骨子裡講,這個原理隻是慣性原理(牛頓第一定律)的表現應用而已。

進入十九世紀,麥克斯韋建立電磁理論大廈,他預言了電磁波的存在,并從他的聯立方程組中推出電磁波的速度c是個常數,他還認為光就是一種電磁波,且光的傳播是需要介質的,那就是充滿整個空間絕對靜止的“以太”,他繼承了牛頓的絕對時空觀,把經典物理推到了頂峰。

但他的電動力學并不滿足伽利略相對性原理,接着邁克爾遜的“以太漂移”實驗又否定了“以太”的存在,并證明光速是不變的。這其中的每一種結果都是不能讓人接受的。表面上看,這所有的一切既有聯系,又似乎充滿着矛盾,真是“剪不斷,理還亂”。但這種局面一時誰也解決不了,因為誰也放棄不了絕對時空觀。

時間進入二十世紀初,愛因斯坦登上曆史舞台,

首先他認為相對性原理應該是宇宙中的一個普遍性原理,它不隻适用于普通力學,也一定能适用于電磁力學。其次,表面上看相對性原理和光速不變是抵觸的,但如果把兩者結合起來(當然兩者結合的前提是放棄絕對時空觀),會得到意想不到的結果,相對性原理可以推廣到電磁力學。相對性成為一個在時間和空間上都相對的原理(我們把這個相對性原理稱為狹義相對性原理),之所以一開始不适用于電磁力學,是因為沒有考慮時間的相對性,光速不變正是時間和空間都具有相對性的體現。所以現在看來,伽利略相對性原理是一個隻考慮空間相對性的不精确的原理,嚴格說起來,這個原理并不表述時空的相對,因此伽利略相對性原理和狹義相對性原理是有本質的不同。

愛因斯坦狹義相對性原理講的是在任何慣性系中,物理效應是一樣的,不存在任何優越的參考系,不存在絕對靜止的參考系,物體的運動狀态隻具有相對意義。這表明時間和空間是随着物體的運動而變化,它表述了徹底的相對時空觀,并由此得出“鐘慢尺縮”、“質增效應”、“質能關系”等結論,揭示了事物深層次的客觀規律。

《刻舟求劍》寓意和愛因斯坦相對論沒有相似之處

綜合上面,《刻舟求劍》充其量符合伽利略相對性原理,但絕不是愛因斯坦狹義相對論裡的狹義相對性原理,更不是廣義相對論裡的廣義相對性原理(是把隻适用于慣性系的狹義相對性原理再推廣到非慣性系而得到的相對性原理,它更進一步适用于引力作用)。《刻舟求劍》不涉及時空的相對性,在如此的低速環境下,并沒有體現出時間和空間随船運動而發生變化的問題。因此《刻舟求劍》和愛因斯坦相對論是兩個層次,沒有相似之處。

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