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科幻小說和科幻電影里無數(shù)次描述到亞光速或超光速航行時(shí)看到的瑰麗景象，這是每個(gè)人都想一睹的“不可能”的風(fēng)景。還記得那個(gè)湯普金斯先生嗎？他來到一座奇異的城市，由于這里的極限速度（光速）異乎尋常的小，因此，他很容易看到各種相對論效應(yīng)。當(dāng)他以高速騎自行車時(shí)，他發(fā)現(xiàn)這個(gè)城市都變成了下圖的樣子（來自《物理世界奇遇記》一書）。 如果人速無限接近光速會怎樣： 如果人速無限接近光速會1.時(shí)間變慢 2.質(zhì)量變大 3.變成光死掉 4.會看到以前的你 5.借助工具和自己的力量都不能無限接近光速。 首先，任何物體速度不會大于光速，這個(gè)不解釋，艾因斯坦大爺說的。牛頓力學(xué)在低速下近似成立。這樣看，F(xiàn)=ma.任意小的力，經(jīng)過足夠長的時(shí)間，總可以使物體速度無限大的，也就是能量無限大，這是不是有點(diǎn)荒謬？根據(jù)相對論公式：m'=m/根號下(1-(v/c)2),速度接近光速時(shí)，質(zhì)量會顯著增大。據(jù)體情況，你自己代入數(shù)字，根據(jù)這個(gè)公式算一下。 1. 在不同的慣性座標(biāo)系內(nèi)，物理定律有相同的形式。 原本只限定於 牛頓力學(xué)內(nèi) ，現(xiàn)在則推廣包含電磁現(xiàn)象。 2. 相對於不同的慣性座標(biāo)系觀察者，所觀測到真空中的光速都是相同的。 相對於不同的慣性座標(biāo)系觀察者所觀察到 物體的速度會不相同。 但是所 測量到 真空中的光速皆相同。 其中第一條就是相對性原理，第二條是光速不變性。整個(gè)狹義相對論就建筑在這兩條基本原理上。 
1905年，愛因斯坦提出狹義相對論的長度收縮效應(yīng)。1922年，洛倫茲認(rèn)為長度收縮效應(yīng)是可以被拍攝下來的。后來，著名的科學(xué)家、科普作家伽莫夫（George Gamow）創(chuàng)造了湯普金斯這個(gè)形象來生動描述這種效應(yīng)。直到1959年，詹姆斯·特雷爾（James Terrell）和羅杰·彭羅斯（Roger Penrose）才指出，由于測量方法的限制，長度收縮效應(yīng)并非我們能看見的，也就是說，“測量”和“觀看”是不一樣的，“測量形象”并不等同于“視覺形象”。 那么，當(dāng)速度接近光速時(shí)，我們的眼里究竟會看到什么景象？這段相當(dāng)棒的視頻回答了這個(gè)問題。 它假設(shè)我們在沙漠的高速公路上行駛，然后展示了根據(jù)狹義相對論應(yīng)該出現(xiàn)的各種光學(xué)特效。 這段視頻是澳大利亞國立大學(xué)物理學(xué)家安東尼·席爾勒和克雷格·薩維奇的“看見相對論”項(xiàng)目的一部分。他們用超級電腦模擬了一個(gè)世界，在那里光速被減小到僅有每秒一米，相對論效應(yīng)于是成了家常便飯。 這段視頻包含了所有主要的相對論效應(yīng)。首先，物體會被扭曲。當(dāng)我們越接近一個(gè)物體的時(shí)候，它看起來仿佛離我們越遠(yuǎn)。同時(shí)我們兩側(cè)的物體則會扭曲變形。然后多普勒效應(yīng)開始起作用，改變我們周圍物體的顏色，把我們附近的東西變藍(lán)，遠(yuǎn)處的變紅。這還只是所有奇怪現(xiàn)象的開始。 他們的 項(xiàng)目主頁上還有大量的信息，詳細(xì)描述了他們進(jìn)行模擬的過程，還有一段完整的17分鐘視頻可供下載。 |
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