第二,如果按照人们实际测定的,无论相对于谁,“光子球”永远以每秒钟3米的速度在运动的话,那么当爱因斯坦坐着飞船以光速运动时,飞船、他、镜子都以每秒3米的速度运动,进而一个从他脸上反射的光子也以3米/秒的速度运动,结果就会发生“爱因斯坦、镜子、光子球”都会以同一个速度、同步并行地向一个方向运动。这样的话,从爱因斯坦脸上出发的“光子球”也就永远无法追上前面的镜子,既然光子球追不上前面的镜子,也就无法再从镜子中反射到爱因斯坦的眼睛里。这样爱因斯坦就永远无法看到自己的脸了。
所以,因为牛顿定理被认为完全正确,而光速恒定性也是正确的,这两个理论结合到一起就产生了矛盾。虽然爱因斯坦提的问题十分简单,但连老师也无法给出正确的答案。
结果,爱因斯坦最终找到了解决这一矛盾的关键点,也最终证明了,如果他以光速运动的话,那么他可以看到自己的脸,但却会发生奇异现象。这又是怎么回事呢?
4.问题答案:时间会变慢,空间会收缩。。
首先想象一下,爱因斯坦乘坐一艘以光速三分之二速度(假定光速为每秒钟运动3米),即每秒钟2米速度运动的宇宙飞船上,从你面前向东运动。
在飞船上,距离爱因斯面前3米处立着一面大镜子,这个镜子的目的就是让爱因斯坦能够通过镜子看到自己的脸。
在这时你看到,一个如乒乓球样的光子以每秒3米的速度由太阳发出,射到了爱因斯坦的脸上。然后这个光子就以每秒3米的速度向爱因斯坦面前的镜子出发。这时候发生了一件奇怪的事情:你看到这个光子球相对于你来说,是每秒钟走3米的速度在前进;而同时你也看到,爱因斯坦乘坐的飞船相对于你以每秒钟2米的速度在前进。
在你的时间里,你看到这个光子球,一秒钟后就越过了爱因斯坦的脸一米的距离,这一点很清楚,大家也都能理解。所以,你会看到,你的时间过了3秒钟后,这个光子才以爱因斯坦的脸为起点,相对于爱因斯坦的脸走了3米的距离,而后射到了爱因斯坦面前3米处的镜子上。
而关键点就在这里了:在你看来,这个光子球在以每秒钟2米的速度运动的宇宙飞船上,需要3秒钟的时间才能相对于宇宙飞船中爱因斯坦的脸运动3米的距离。而这时,爱因斯坦也看到这个光子在他自己面前运动了3米的距离。就是说,你的时间是过了3秒钟后,宇宙飞船上的光子球相对于你运动了9米的距离。而爱因斯坦却看到,这个光子球,在自己面前只走了3米的距离,而时间却只过了1秒钟。
所以,在你看到这个宇宙飞船中的光子相对于你、在你面前、运动了3秒钟的时间,走了9米的距离,你测量到的光速是“9米÷3秒钟”=速度为“每秒钟走3米”。而关键点是,爱因斯坦却感到只过了一秒钟,光子在飞船上相对于他自己走了3米距离。由此爱因斯坦测量到的光速也是每秒钟走3米。
所以发生了什么事了呢?很简单,你的时间过了3秒钟,而爱因斯坦只过了一秒钟。爱因斯坦的时间变慢了。在你感觉到在3秒钟的时间里,宇宙飞船以每秒2米的速度共计走了6米。而爱因斯坦却感觉只过了一秒钟,而飞船的速度是每秒钟走2米,这样爱因斯坦感到飞船只走了2米。相对于爱因斯坦来说,他的空间也缩短了。
而这就是相对论带给我们的,当一个人以一个高速度运动的话,这个人的时间将变慢,而空间会缩短。(这里要说明一下:宇宙中没有任何物体能够以光速运动,只能以接近于光的速度运动。而爱因斯坦那个问题——想象自己以光速运动,只是一个假设的思维。实际如果一个人真的能够以光速运动的话,对于他来说时间将停止,空间也等于不存在)。
相对论带给我们一个超越常识的现象就是,不是爱因斯坦主观感觉上的时间过了1秒钟,他的生命生理新陈代谢过程、墙上的钟、手上的表都会慢下来,也就是说他真的会比你更年轻2秒钟。为什么会发生这样的事情呢?当我们认识一下到底什么是时间就会清楚了。
什么是时间?
假如宇宙中只有一个原子,那么时间对于它来说,就等同于没有。为什么呢?因为老人可以相对于孩子而老去。而只有一个原子存在的话,它永远也不会老去,或者说从来也没年轻过,因为它找不到一个相比较的对象。空间也等同于没有,因为它相对于谁而有距离呢?既然没有距离的话,空间就是不存在的一个事物。