@ 2016.08.02 , 12:00
39

启发爱因斯坦的五个疯狂猜想

[-]

阿尔伯特·爱因斯坦是20世界最伟大的物理学家家,通过他革命性的理念,让我们对物理世界的认知发生了永久性的转变。

爱因斯坦一个最有标志性的品质是,通过幻想显示生活场景,整合概念复杂的科学观点的非凡能力。他管这些场景叫做“思维实验”,也就是德国称之为的“思考实验”。

这里有几个爱因斯坦有奠定意义发现的代表性思维实验。

想象你在追一道光束

这是爱因斯坦16岁就在做的思维实验。你跟着宇宙中的光线跑会发生什么呢?

爱因斯坦解释道,如果你的速度能赶上光的速度,在宇宙中你就会看到这道光是冻结的。但光在宇宙中并不能冻结,要不也就不能形成光了。

最后爱因斯坦意识到,光的速度不会因为他而减慢。所以只能在其他方面做出改变。改变的是时间本身,这也奠定了他狭义相对论的基础。

想象你在一列火车上

假设你在一列火车上,而你的朋友站在车窗外,看着他疾驰而去。如果雷电同时击中了火车的两段,你的朋友便可以同时看见两道闪电。

但在火车上,你与列车方向那端的闪电距离会更近一些。所以你会先看见列车方向的闪电。

这个思维实验告诉我们时间对于运动和静止的人是不同的,结合爱因斯坦的观点,时间和空间是相对的,同时性是不存在的。这是爱因斯坦狭义相对论的基石。

想象你有个双生兄弟(姐妹)坐上了宇宙飞船

这在爱因斯坦时间膨胀效应实验中是非常著名的,只能通过时间来验证。

假设你有个孪生兄弟(姐妹)。但自你兄弟出生起,他(她)就被放进了宇宙飞船,以接近光速的速度送到太空中。

根据爱因斯坦狭义相对论,你们的年龄会有差异。因为如果越接近光速,时间就会越慢,你的兄弟(姐妹)年龄增长就会越慢。

当飞船返回地球,可能你已经准备退休了,而你的兄弟(姐妹)还在青春期。

想象你在一个盒子里

假设你在一个盒子里,飘荡在空中,对外面发生的事情一无所知。突然你掉到了地上。会发生什么?盒子是受重力影响在掉出来的吗?或者绳子是用绳子拉上去的?

根据爱因斯坦的结论,这两者结果没有实质上的区别,重力和提拉是一样的东西。

根据爱因斯坦之前的断言,时间和空间并不是绝对的。如果运动能影响到时间和空间,那么它对重力和提拉也会有同样影响。

引力能改变时间,是爱因斯坦广义相对论的重要部分。

[-]

想象你在把玩一枚双面硬币

爱因斯坦并不是量子理论最大的拥戴者。实际上,他总是通过思维实验来驳斥量子理论。但正是这些思维实验的挑战,才让量子理论的开拓者沉淀下来,更加完善这些细节。

爱因斯坦关于“量子纠缠”的思维实验,爱因斯坦喜欢叫它“鬼魅般的超距作用”。

假设你有一枚可以轻易分成两半的双面硬币。转动硬币,不用眼睛看,一面给你朋友,另一面拿在手上。然后你朋友坐上火箭飞船遨游太空。

然后你看一下你的硬币。你拿着硬币的证明,瞬间就能知道数十亿光年外的朋友拿的是反面。

如果你能立即想到硬币的两面,在你看到其中一面之前就来来回回地在心里交换了无数次,那么,这些硬币就可以规避光速,不管他们相隔了多少光年。

[-]

本文译自 sciencealert,由译者 Daisy丹 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


给这篇稿打赏,让译者更有动力
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

4.8
赞一个 (24)

TOTAL COMMENTS: 39+1

  1. 3216437

    牛顿:如果你缺乏神经病一样丰富的想象力,只需要找棵苹果树睡午觉

    [120] XX [6] 回复 [0]
  2. 大北岛
    @1 year ago
    3216439

    最后的理论啥意思?思维比光速快?

    [4] XX [21] 回复 [0]
  3. 食品级怪蜀黍
    @1 year ago
    3216441

    想象你同时撩30个女人

    [65] XX [3] 回复 [0]
  4. 鼓励君的日常
    @1 year ago
    3216443

    爱因斯坦:???

    [13] XX [1] 回复 [0]
  5. 两弹元勋
    @1 year ago
    3216444

    想起来国内曾经有几个批判爱因斯坦的家伙,后来都不知道怎么样了┑( ̄Д  ̄)┍

    [37] XX [1] 回复 [0]
  6. 哲学大叔
    @1 year ago
    3216451

    如果不理解数学表达,只能想想.

    [17] XX [0] 回复 [0]
  7. 嘟嘟
    @1 year ago
    3216454

    @大北岛: 量子的超距作用#很玄幻

    [11] XX [0] 回复 [0]
  8. rotation
    @1 year ago
    3216458

    薛定谔就连想象中都在虐猫,这个可耻的汪星间谍…

    [41] XX [1] 回复 [0]
  9. 笑爸
    @1 year ago
    3216460

    @大北岛: 是信息的传递速度

  10. 饕餮
    @1 year ago
    3216472

    最烦这种傻 文章, 把科学研究说的跟瞎 巴乱想一样. 连理论的动机与理论的例证都分不清就跑出来拉一泡 . 总把爱因斯坦当成跟自己一样整天留着哈喇子意淫的傻 民科.

    [11] XX [61] 回复 [0]
  11. 逗比
    @1 year ago
    3216476

    假如你能以光速绕着一棵树裸奔的话,你就能操到你自己。——别·刃高诉·沃德

    [74] XX [2] 回复 [0]
  12. Vanessa
    @1 year ago
    3216479

    …量子纠缠不能传递信息

  13. 3216482

    @大北岛: 处于纠缠态的两个粒子,即使远隔数万光年,只要其中一个发生改变,另一个也会立刻改变,不受光速限制。

    但是信息并不能通过这一过程传递,因为测量过程会破坏纠缠态。信息的最高传递速度依然是光速。

    [13] XX [1] 回复 [0]
  14. 3216483

    @大北岛: 把一个硬币从侧面切,切成两个薄片,并分别给你和你的朋友,让你的朋友跑到十亿光年以外。

    然后你看一下手里的硬币,是正面;那你瞬间就可以知道朋友手里的硬币是反面。这就是量子纠缠。

    而科幻小说里面都会描述到,有一种技术可以让你在看自己的硬币之前,就让你手里的硬币变成反面,这样朋友手里的硬币只可能是正面。这样可以让信息(硬币正面反面代表不同的信息)瞬间传递(超光速)。

  15. 3216489

    @Pstnk:
    按你的说法,中科大潘伟健的那个量子通信项目是骗经费?

  16. 饕餮
    @1 year ago
    3216503

    @Pstnk: 从来没有人证明信息不能超光速, 你要能证明下届诺贝尔就是你的了. 目前没有人找到用量子纠缠传递信息的方法不代表一定不存在.

  17. 饕餮
    @1 year ago
    3216511

    @Miu: 量子通信的意义目前不在于通信效率. 目前比较可行的方向在于量子加密. 如果把经典信息编译成量子信息, 那么就可能加密成特定的纠缠态, 一旦信息被读取原信息就会被破坏. 主要用于检测是否被窃听

  18. 3216514

    老愛是理論物理學家.不是發明家吧?

    發明大王愛因斯坦 怪怪

  19. 3216517

    其实超光速时间变慢很不科学,因为光在和实地时间是同样在走的,超越光速无非就是你以光速同样现实时间运动了一段距离而已,本质上的时间无变化

    [2] XX [22] 回复 [0]
  20. 凉茶
    @1 year ago
    3216524

    逻辑不行想啥也白想

  21. Eledore
    @1 year ago
    3216545

    爱因斯坦:如果你缺乏神经病一样丰富的想象力,只需要想着如何操自己.

  22. ark12211
    @1 year ago
    3216562

    @aki: 超光速的确是不科学的,因为相对论说了,有质量的物体只能无限趋近光速而达不到光速,更别说超光速了

  23. skyyrie
    @1 year ago
    3216609

    感觉到超光速是错的 光速毕竟不是物理定律 虽然相对论算出光速恒定 但总是让人觉得怪怪的

  24. 3216623

    @大北岛: 我想最后的意思是说。就算超过光速也无法改变已经决定的事情。时间与空间不受速度的影响。也就是人类永远无法回到过去。

  25. 呐喊
    @1 year ago
    3216701

    完全看不明白系列

  26. 光速板擦
    @1 year ago
    3216740

    爱因斯坦成了发明家….

  27. 3216791

    第一句话就要被喷了

  28. 3216828

    @饕餮: 我说的当然是基于现在的理解,信息超光速会破坏因果关系,就像HISHE里的超人那样。假如以后新的理论发现破坏因果关系也没什么大不了,那就另当别论。科学本来就是不断否定自己的。不能证否的理论不叫科学。

  29. 3216889

    @Che: 不过他的确和另一位理论物理学家一起发明过一种冰箱,还申请了专利,不过最后没有实用化,因为别人发现了氟利昂。

  30. 3216892

    其实第一条多少有点误导,冻结的光似乎也是可以想象的,去年的星战不就有嘛。真正启发爱因斯坦的是麦克斯韦方程,方程里的光速是一个定值,不受坐标系的影响。换句话说,光速不变(当然要加上一长串限定词)。以光速不变和同时性不存在为启发,爱因斯坦推出了洛仑兹方程和其它狭义相对论里的公式。

  31. 太空猴
    @1 year ago
    3216949

    看不懂

  32. 鸡鸡
    @1 year ago
    3216971

    你女儿在美国生下了一个孩子,你在孩子生下来的那一瞬间就成为了爷爷,虽然也许你并不自知,但你依然变成了爷爷,这是不是就叫做量子纠缠?

  33. 煎蛋
    @1 year ago
    3216990

    物质可能是凝固的波。波都凝固了肯定达不到光速。

  34. TommySTYLE
    @1 year ago
    3217031

    看不下去了,直接翻到评论来了。

  35. 3217118

    地球和飞船的人不是相对的吗 为什么只有地球的人变老? 难道有个绝对参考系?

  36. 3217147

    有的,这个绝对坐标系叫地球。注意这句话:“当飞船返回地球时”,这就表示飞船并非是一直匀速直线前进,而是在半途掉头回来。所以飞船的参考系不是惯性参考系。另一方面,这个例子里的地球却是惯性参考系。所以只有地球的人变老。这个例子并非假想实验,而是经过真正的实验验证过的。

    另外,这里为简化,没有考虑广义相对论、引力场等东西,仅仅考虑狭义相对论。

  37. mememe
    @1 year ago
    3217160

    @鸡鸡: wwwww~这叫因果律 如果你是一个保守的纯血家族 当你女儿生下混血的那一刻就等于向你发起了攻击可惜你并不知道 直到你得到消息的时候之前所有的未知攻击都具现在这一瞬间 你受到重创 并吐出一口老血 这就是因果律武器

  38. Kazama
    @1 year ago
    3217247

    如果单指想象力的话,蛋友们不会输他的。我就对近百个日本女演员进行过“思维实验”。

  39. 好好
    @1 year ago
    3218203

    俗称精神分裂症

发表评论


24H最赞