愛因斯坦的《相對論》壹書的原本是英文的還是德文的?
愛因斯坦相對論狹義相對論愛因斯坦第二假設愛因斯坦第二假設--時間和空間伽瑪參數宇宙執法者的歷險宇宙執法者的歷險--微妙的時間質量和能量光速極限廣義相對論基本概念愛因斯坦第三假設愛因斯坦第四假設宇宙幾何愛因斯坦第壹假設全部狹義相對論主要基於愛因斯坦對宇宙本性的兩個假設.第壹個可以這樣陳述:所有慣性參照系中的物理規律是相同的此處唯壹稍有些難懂的地方是所謂的“慣性參照系”.舉幾個例子就可以解釋清楚:假設妳正在壹架飛機上,飛機水平地以每小時幾百英裏的恒定速度飛行,沒有任何顛簸.壹個人從機艙那邊走過來,說:“把妳的那袋花生扔過來好嗎?”妳抓起花生袋,但突然停了下來,想道:“我正坐在壹架以每小時幾百英裏速度飛行的飛機上,我該用多大的勁扔這袋花生,才能使它到達那個人手上呢?”不,妳根本不用考慮這個問題,妳只需要用與妳在機場時相同的動作(和力氣)投擲就行.花生的運動同飛機停在地面時壹樣.妳看,如果飛機以恒定的速度沿直線飛行,控制物體運動的自然法則與飛機靜止時是壹樣的.我們稱飛機內部為壹個慣性參照系.(“慣性”壹詞原指牛頓第壹運動定律.慣性是每個物體所固有的當沒有外力作用時保持靜止或勻速直線運動的屬性.慣性參照系是壹系列此規律成立的參照系.另壹個例子.讓我們考查大地本身.地球的周長約40,000公裏.由於地球每24小時自轉壹周,地球赤道上的壹點實際上正以每小時1600公裏的速度向東移動.然而我敢打賭說steveyoung在向jerryrice(二人都是橄欖球運動員.譯者註)觸地傳球的時候,從未對此擔心過.這是因為大地在作近似的勻速直線運動,地球表面幾乎就是壹個慣性參照系.因此它的運動對其他物體的影響很小,所有物體的運動都表現得如同地球處於靜止狀態壹樣.實際上,除非我們意識到地球在轉,否則有些現象會是十分費解的.(即,地球不是在沿直線運動,而是繞地軸作壹個大的圓周運動)例如:天氣(變化)的許多方面都顯得完全違反物理規律,除非我們對此(地球在轉)加以考慮.另壹個例子.遠程炮彈並非象他們在慣性系中那樣沿直線運動,而是略向右(在北半球)或向左(在南半球)偏.(室外運動的高爾夫球手們,這可不能用於解釋妳們的擦邊球)對於大多數研究目的而言,我們可以將地球視為慣性參照系.但偶爾,它的非慣性表征將非常嚴重(我想把話說得嚴密壹些).這裏有壹個最低限度:愛因斯坦的第壹假設使此類系中所有的物理規律都保持不變.運動的飛機和地球表面的例子只是用以向妳解釋這是壹個平日裏人們想都不用想就能作出的合理假設.誰說愛因斯坦是天才?愛因斯坦第二假設19世紀中頁人們對電和磁的理解有了壹個革命性的飛躍,其中以詹姆斯.麥克斯韋(jamesmaxwell)的成就為代表.電和磁兩種現象曾被認為毫不相關,直到奧斯特(oersted)和安培(ampere)證明電能產生磁;法拉弟(faraday)和亨利(henry)證明磁能產生電.現在我們知道電和磁的關系是如此緊密,以致於當物理學家對自然力進行列表時,常常將電和磁視為壹件事.麥克斯韋的成就在於將當時所有已知的電磁知識集中於四個方程中:(如果妳沒有上過理解這些方程所必需的三到四個學期的微積分課程,那麽就坐下來看它們幾分鐘,欣賞壹下其中的美吧)麥克斯韋方程對於我們的重要意義在於,它除了將所有人們已知的電磁知識加以描述以外,還揭示了壹些人們不知道的事情.例如:構成這些方程的電磁場可以以振動波的形式在空間傳播.當麥克斯韋計算了這些波的速度後,他發現它們都等於光速.這並非巧合,麥克斯韋(方程)揭示出光是壹種電磁波.我們應記住的壹個重要的事情是:光速直接從描述所有電磁場的麥克斯韋方程推導而來.現在我們回到愛因斯坦.愛因斯坦的第壹個假設是所有慣性參照系中的物理規律相同.他的第二假設是簡單地將此原則推廣到電和磁的規律中.這就是,如果麥克斯韋假設是自然界的壹種規律,那麽它(和它的推論)都必須在所有慣性系中成立.這些推論中的壹個就是愛因斯坦的第二假設:光在所有慣性系中速度相同愛因斯坦的第壹假設看上去非常合理,他的第二假設延續了第壹假設的合理性.但為什麽它看上去並不合理呢?火車上的試驗為了說明愛因斯坦第二假的合理性,讓我們來看壹下下面這副火車上的圖畫.火車以每秒100,000,000米/秒的速度運行,dave站在車上,nolan站在鐵路旁的地面上.dave用手中的電筒“發射”光子.光子相對於dave以每秒300,000,000米/秒的速度運行,dave以100,000,000米/秒的速度相對於nolan運動.因此我們得出光子相對於nolan的速度為400,000,000米/秒.問題出現了:這與愛因斯坦的第二假設不符!愛因斯坦說光相對於nolan參照系的速度必需和dave參照系中的光速完全相同,即300,000,000米/秒.那麽我們的“常識感覺”和愛因斯坦的假設那壹個錯了呢?好,許多科學家的試驗(結果)支持了愛因斯坦的假設,因此我們也假定愛因斯坦是對的,並幫大家找出常識相對論的錯誤之處.記得嗎?將速度相加的決定來得十分簡單.壹秒鐘後,光子已移動到dave前300,000,000米處,而dave已經移動到nolan前100,000,000米處.其間的距離不是400,000,000米只有兩種可能:1、相對於dave的300,000,000米距離對於nolan來說並非也是300,000,000米2、對dave而言的壹秒鐘和對nolan而言的壹秒鐘不同盡管聽起來很奇怪,但兩者實際上都是正確的.愛因斯坦第二假設時間和空間我們得出壹個自相矛盾的結論.我們用來將速度從壹個參照系轉換到另壹個參照系的“常識相對論”和愛因斯坦的“光在所有慣性系中速度相同”的假設相抵觸.只有在兩種情況下愛因斯坦的假設才是正確的:要麽距離相對於兩個慣性系不同,要麽時間相對於兩個慣性系不同.實際上,兩者都對.第壹種效果被稱作“長度收縮”,第二種效果被稱作“時間膨脹”.長度收縮:長度收縮有時被稱作洛倫茨(lorentz)或洛倫茨-弗裏茨格拉德(fritzgerald)收縮.在愛因斯坦之前,洛倫茨和弗裏茨格拉德就求出了用來描述(長度)收縮的數學公式.但愛因斯坦意識到了它的重大意義並將其植入完整的相對論中.這個原理是:參照系中運動物體的長度比其靜止時的長度要短下面用圖形說明以便於理上部圖形是尺子在參照系中處於靜止狀態.壹個靜止物體在其參照系中的長度被稱作他的“正確長度”.壹個碼尺的正確長度是壹碼.下部圖中尺子在運動.用更長、更準確的話來講:我們相對於某參照系,發現它(尺子)在運動.長度收縮原理指出在此參照系中運動的尺子要短壹些.這種收縮並非幻覺.當尺子從我們身邊經過時,任何精確的試驗都表明其長度比靜止時要短.尺子並非看上去短了,它的確短了!然而,它只在其運動方向上收縮.下部圖中尺子是水平運動的,因此它的水平方向變短.妳可能已經註意到,兩圖中垂直方向的長度是壹樣的.時間膨脹:所謂的時間膨脹效應與長度收縮很相似,它是這樣進行的:某壹參照系中的兩個事件,它們發生在不同地點時的時間間隔總比同樣兩個事件發生在相同地點的時間間隔長.這更加難懂,我們仍然用圖例加以說明:圖中兩個鬧鐘都可以用於測量第壹個鬧鐘從a點運動到b點所花費的時間.然而兩個鬧鐘給出的結果並不相同.我們可以這樣思考:我們所提到的兩個事件分別是“鬧鐘離開a點”和“鬧鐘到達b點”.在我們的參照系中,這兩個事件在不同的地點發生(a和b).然而,讓我們以上半圖中鬧鐘自身的參照系觀察這件事情.從這個角度看,上半圖中的鬧鐘是靜止的(所有的物體相對於其自身都是靜止的),而刻有a和b點的線條從右向左移動.因此“離開a點”和“到達b點”著兩件事情都發生在同壹地點!(上半圖中鬧鐘所測量的時間稱為“正確時間”)按照前面提到的觀點,下半圖中鬧鐘所記錄的時間將比上半圖中鬧鐘從a到b所記錄的時間更長.此原理的壹個較為簡單但不太精確的陳述是:運動的鐘比靜止的鐘走得更慢.最著名的關於時間膨脹的假說通常被成為雙生子佯謬.假設有壹對雙胞胎哈瑞和瑪麗,瑪麗登上壹艘快速飛離地球的飛船(為了使效果明顯,飛船必須以接近光速運動),並且很快就返回來.我們可以將兩個人的身體視為壹架用年齡計算時間流逝的鐘.因為瑪麗運動得很快,因此她的“鐘”比哈瑞的“鐘”走得慢.結果是,當瑪麗返回地球的時候,她將比哈瑞更年輕.年輕多少要看她以多快的速度走了多遠.時間膨脹並非是個瘋狂的想法,它已經為實驗所證實.最好的例子涉及到壹種稱為介子的亞原子粒子.壹個介子衰變需要多少時間已經被非常精確地測量過.無論怎樣,已經觀測到壹個以接近光速運動的介子比壹個靜止或緩慢運動的介子的壽命要長.