科幻小说和科幻电影里无数次描述到亚光速或超光速航行时看到的瑰丽景象,这是每个人都想一睹的“不可能”的风景。还记得那个汤普金斯先生吗?他来到一座奇异的城市,由于这里的极限速度(光速)异乎寻常的小,因此,他很容易看到各种相对论效应。当他以高速骑自行车时,他发现这个城市都变成了下图的样子(来自《物理世界奇遇记》一书)。 如果人速无限接近光速会怎样: 如果人速无限接近光速会1.时间变慢 2.质量变大 3.变成光死掉 4.会看到以前的你 5.借助工具和自己的力量都不能无限接近光速。 首先,任何物体速度不会大于光速,这个不解释,艾因斯坦大爷说的。牛顿力学在低速下近似成立。这样看,F=ma.任意小的力,经过足够长的时间,总可以使物体速度无限大的,也就是能量无限大,这是不是有点荒谬?根据相对论公式:m'=m/根号下(1-(v/c)2),速度接近光速时,质量会显著增大。据体情况,你自己代入数字,根据这个公式算一下。 1. 在不同的惯性座标系内,物理定律有相同的形式。 原本只限定於 牛顿力学内 ,现在则推广包含电磁现象。 2. 相对於不同的惯性座标系观察者,所观测到真空中的光速都是相同的。 相对於不同的惯性座标系观察者所观察到 物体的速度会不相同。 但是所 测量到 真空中的光速皆相同。 其中第一条就是相对性原理,第二条是光速不变性。整个狭义相对论就建筑在这两条基本原理上。 1905年,爱因斯坦提出狭义相对论的长度收缩效应。1922年,洛伦兹认为长度收缩效应是可以被拍摄下来的。后来,著名的科学家、科普作家伽莫夫(George Gamow)创造了汤普金斯这个形象来生动描述这种效应。直到1959年,詹姆斯·特雷尔(James Terrell)和罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)才指出,由于测量方法的限制,长度收缩效应并非我们能看见的,也就是说,“测量”和“观看”是不一样的,“测量形象”并不等同于“视觉形象”。 那么,当速度接近光速时,我们的眼里究竟会看到什么景象?这段相当棒的视频回答了这个问题。 它假设我们在沙漠的高速公路上行驶,然后展示了根据狭义相对论应该出现的各种光学特效。 这段视频是澳大利亚国立大学物理学家安东尼·席尔勒和克雷格·萨维奇的“看见相对论”项目的一部分。他们用超级电脑模拟了一个世界,在那里光速被减小到仅有每秒一米,相对论效应于是成了家常便饭。 这段视频包含了所有主要的相对论效应。首先,物体会被扭曲。当我们越接近一个物体的时候,它看起来仿佛离我们越远。同时我们两侧的物体则会扭曲变形。然后多普勒效应开始起作用,改变我们周围物体的颜色,把我们附近的东西变蓝,远处的变红。这还只是所有奇怪现象的开始。 他们的 项目主页上还有大量的信息,详细描述了他们进行模拟的过程,还有一段完整的17分钟视频可供下载。 |
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