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我们都知道爱因斯坦凭借出色的头脑发现了狭义相对论,这个理论第一次大胆挑战了人类的直觉,所以当时提出后大部分科学家都不认可,但是经过后来的实验数据验证发现,狭义相对论的确是正确的,所以人们慢慢开始接受这个理论。但是如果爱因斯坦没发现狭义相对论,2年内哪个科学家最有可能发现呢?今天我就来谈谈这个问题。
首先爱因斯坦自己都说过:如果我没发现狭义相对论,2年内必然会有人发现,可见爱因斯坦认为当时很多科学家都接近相对论了,只不过人们一直受牛顿的绝对时空观影响太深,一时难以跳出思维惯性。那么到底谁最接近狭义相对论呢?
这里不得不谈一个事实,不知道大家是否觉得奇怪,每次我们用狭义相对论计算运动物体情况时总是要用到一个变换:洛伦兹变换。明明狭义相对论是爱因斯坦发现的,为啥这个变换要叫“洛伦兹变换”,这里可见“洛伦兹”这位科学家对发现狭义相对论肯定是有巨大帮助的,所以毫无疑问洛伦兹是当时最接近狭义相对论的人。
我们还是谈下洛伦兹变换到底是干啥用的,由于狭义相对论认为我们的时间和空间都是相对的,所以在处理运动情况时,必须在相同参考系下得出的时间和空间,才能直接做叠加。但是牛顿力学下面则不需要这样,牛顿力学认为时间和空间本身就是绝对的,不会因参考系变化而变化,所以就算是在不同参考系下得出的时间和空间,也是可以直接相加的。这就是牛顿力学和狭义相对论处理时间和空间的差别。
有了这个差别,那么狭义相对论就必须要一个变换能够把时间和空间在不同参考系下进行转换,比如你在A参考系下测量出来的时间是T1,换到了B参考系时间就不是T1了而是T2(牛顿力学认为换到B参考系时间仍然是T1,因为牛顿认为时间是绝对的),所以从T1到T2必然需要一个公式来转换,这个公式相信大家也猜到了,就是刚刚说的:洛伦兹变换。
洛伦兹变换最开始就是由“洛伦兹”这位科学家发现的,但是他研究出这个变换后就会心一笑,把它当成是一个简单的数学游戏,因为洛伦兹依然认为时间和空间是绝对的,并未跳出牛顿的绝对时空观。但是洛伦兹的一个观点却与狭义相对论很相似,那就是:运动物体长度会收缩。于是洛伦兹根据这个原理推导出了“洛伦兹变换”用于计算运动物体长度到底收缩多少。
但是洛伦兹所认为的这种“收缩”和爱因斯坦认为的“收缩”却有本质不同,洛伦兹是建立在时间和空间是绝对的基础之上,也就是说一个物体静止时长度是L1,一旦高速运动时长度是L2,当物体长度从L1变到L2后,洛伦兹认为这个变化是不可逆的,也就是说认为这个变化是一种绝对的效应。既然效应是绝对的就意味着说只要长度变化了,那么以后不管选啥参考系,这个变化是不会再改变的。
但是爱因斯坦却不这么认为,爱因斯坦认为当一个物体由于运动导致长度从L1变到L2后,如果这个物体再次从运动回到静止,那么这个长度又会变到L1,也就是说这个物体到底有多长取决于你所选的参考系。你选A当参考系这物体长度是L1,你选B当参考系这个物体长度是L2,你选C当参考系这个物体长度是L3,也就是说其实这个物体长度可以是很多值,因为我们的参考系可以是很多个。而且最重要的一点是每一个参考系下测量出来的长度L1、L2、L3等等都是正确的,没有谁是标准答案,大家都是平等的。
所以大家明白了吧,其实洛伦兹虽然很接近狭义相对论,但是脑中一直没放弃牛顿的绝对时空观,所以公式都给出了却依然与巨大的学术成果失之交臂,其实洛伦兹当时如果再大胆的挑战下人类几千年建立的直觉,那么狭义相对论肯定会由洛伦兹最先发现。我是小彭来给您解惑,如果喜欢文章可关注我,如果对文章有异议可留言。
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