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超弦理論的觀點

生活 更新时间:2025-01-08 23:38:22

要講清楚超弦理論,愛因斯坦的相對論基礎知識是必不可少的。

少年時,愛因斯坦便常常在思考一個問題:我們已知的最快速度便是光速,但如果我們以光速追上光,那麼我們能觀察到怎樣一個世界呢?

超弦理論的觀點(超弦理論第七講)1

在我們已知的經典物理學中,如果一個人與正在運動的物體保持同樣的速度,那麼對于該名觀測者而言,他則與正在運動的物體保持相對靜止。而如果人以光速前行,那麼根據直覺來看,光也跟我們坐火車看到的物體沒什麼兩樣,它相對來說也是靜止不動的。

但事實真的是這樣嗎?愛因斯坦表示質疑。

超弦理論的觀點(超弦理論第七講)2

19世紀,蘇格蘭物理學家麥克斯韋在進行了細緻地研究過後,成功地把電場和磁場統一進同一個數學框架中。并在此過程中,有了一個驚人的發現。電磁波的速率在任何參考系下保持恒定,且與光速相同。由此麥克斯韋便推斷,我們最常見的光,便是屬于電磁波的一種。

超弦理論的觀點(超弦理論第七講)3

繼承前人的思想,愛因斯坦以此為基礎,進行了深入的思考。既然在任何參考系下電磁波都是恒定為光速,那麼就不存在我以光速前行追上光的問題了。如果利用伽利略變換來推導,則一定會出現超光速的事件出現。這裡面,一定有大問題。

于是乎,愛因斯坦在經過深入思考過後,于是乎便在1905年向德國的《物理學紀事》投出了他有關光性質思考的論文。

超弦理論的觀點(超弦理論第七講)4

回過頭來看,這件事堪稱物理學甚至我們人類曆史的大事件。這之後。再也不存在絕對的時空。我們傳統的理所應當的神聖的時間和空間,從此再也不複存在。我們所認識到的世界是怎樣的,将隻取決于一個東西,那就是觀測者。

超弦理論的觀點(超弦理論第七講)5

在我們尋常人眼中,無論我們靜止還是運動,同時性是絕對的。例如當我們跑步的時候,我們就算跑上個一萬米,當我們結束的時候去對照其他人的手表,其時鐘之間也絕對不會有任何差異。

然而在狹義相對論看來,不同觀測者的運動狀态會對時間産生意義非凡的影響。我們之所以感覺不到時間的變化,其原因便是我們的運動是出于低速狀态,其對時間的影響是可以忽略不計的。但一旦觀測者的速度可以與光速處于同一個數量級,相對運動的觀測者也會得出完全不一樣的時間概念。這一切并非是我們的鐘表或者感覺出了問題,而是時間本身發生了變化。

超弦理論的觀點(超弦理論第七講)6

以前的人們都習慣把時間當成一個背景闆,然後我們人類便在這個背景闆裡随意變化,如同放電影一般。但狹義相對論的出現,卻将這種根深蒂固觀念扔進了曆史的垃圾堆裡。這個背景闆,不再是一成不變的。

除了時間之外,有關物體的本身,在不同觀測者看來也将發生變化。比如我們測量一把尺子,兩個處于相對運動的觀測者則會得出完全不一樣的結論。

超弦理論的觀點(超弦理論第七講)7

這些相對論預言的東西,在過去幾十年的時間裡,我們已經驗證了無數次了。但相對論就算是如此的重要,一般人也很難直觀地感受到它的存在。原因無他,我們的日常生活幾乎不受它的任何影響。

飛機速度很快吧,但跟光速相比,簡直跟九牛一毛一樣。我們的日常生活常常是跟我們感知到的東西有關,就算相對論效應無時無刻不在發生作用,但因為這種影響太小了,所以沒人會注意到它。

超弦理論的觀點(超弦理論第七講)8

但我們體會不到,并不代表着它不重要。想想看現代物理學的兩大基礎吧,相對論便是其中十分重要的一個。在日常生活上我們幾乎沒有任何手段能夠感受到它的存在,但在微觀領域和宇宙學中,相對論卻是十分重要的。

假如有一天,人類的科技飛速發展,我們人類星際航行速度有機會達到光速那個數量級,我們便有機會親身去體驗穿越時空的快感了。當然,回到過去當皇帝稱霸世界是别想了。不過去往遙遠的未來,還是十分有希望的。

如果真的有可能,我希望能在我的有生之年實現。哪怕是能乘着宇宙飛船去太空中看看,我也算人生無憾了。

超弦理論的觀點(超弦理論第七講)9

好了,今之文到此結束了

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