Re: [問卦] 有沒有愛因斯坦強到不像話的卦?

八卦

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引述《ian1107 (高雄喬許哈奈特)》之銘言:
: 物理領域神人 阿爾伯特˙愛因斯坦
: 在當時科技尚未成熟,人類未登月、太空望遠鏡也還沒發射
: 就創立許多不可撼動 難以超越的理論
: 如 狹義/廣義 相對論、E = mc2、波粒二象性、宇宙學 …… 等等
: 深深影響著後世的科學
: 有沒有 愛因斯坦強到不像話的卦?
: 0.0

愛因斯坦一些偉大的發現是在1902年到1909年,也是他在在專利局工作的7年,可說是
他一生中最愉快並取得驚人的科學成就的時期。他在1905年這短短的一年內,發表了
四篇在物理領域中開創性的論文,改變了物理學的發展,人們稱這一年是愛因斯坦
「奇蹟年」


首先是在3月,發表了「光電效應」的論文,提出「光量子」,因此獲得1921年諾貝爾獎
。5月,完成關於布朗運動的論文,解釋微小分子隨機運動的現象;6月,發表了
《論動體的電動力學》,提出了狹義相對論基本原理。為了總結這個理論,9月,
提出質量與能量的等價概念,並導出了全世界最著名的方程式E=MC^2。

當時愛因斯坦才26歲
(試問大家在26時在做甚麼呢?),很難想像一個在專利局辦公室
的小職員竟然能有如此驚人的成就,也只有牛頓可以與他相比。

自他16歲開始,他經常問自己一個問題:「
要是你追上一束光線,會花生省魔術?

他花了10年的時間來思考這個問題,並研究了光在「以太」中的傳播,最後得出結論:
「牛頓的『絕對時間』與『絕對空間』是錯的!」

因為根據牛頓的理論,光速就是光速,沒有什麼特別,要超越光速絕對辦得到。只要
你跑得跟光一樣快,光在你眼前看起來就是凍結在時間中一串靜止的波。不過,
並沒有人看過光完全靜止的狀態,因此,牛頓的理論在此是說不通的。

愛因斯坦更在電磁大師馬克士威的理論中發現,光速是一個定值,不管你跑得多快,
光永遠以相同的速度前進。因此他認為,時間的同時性都是相對於某個參考系而來,
絕對的「同時」是不存在的,即
「相對性原理(Principle of relativity)」


從這樣一個超越牛頓理論的時空觀點出發,經由複雜的數學推導和運算,愛因斯坦
得出了
狹義相對論(Special Relativity)
結論。舉例來說,一艘在加速前進的太
空船內,時間的流動會隨著速度變快而變慢,同時,船內的空間也會遭到壓縮。
換句話說,一把尺會因為你移動的速度改變而改變;又或是,想像你站在地球上、
透過望遠鏡看到太空船內部,你會發現,裡頭的時間變慢了,船員的行動變得跟
烏龜一樣緩慢,身體也變得跟扁魚一樣扁平。

如果可以的話,要是太空船以光速前進,內部的時間將會停止、太空船會一直壓扁到
消失不見,質量則會膨脹到無限大!

你會想說,夭壽喂~這種情況怎麼會花生??!!是啊,也就是如此,愛因斯坦才說
要突破
光障
(light barrier)是不可能的!如同
二次元宅宅與三次元現充總是存在不可

交流的次元之壁
一樣。

物體移動越快,重量越重,表示移動的能量轉換成質量,你可以透過E=MC^2來知道
有多少能量轉換成質量。這個關於質能等價性原理,日後成為研究原子彈的理論基礎。

至此,愛因斯坦自少年時期的疑問終於獲得解答:
不論你跑得多快,光永遠會以同樣的速度離開你。」


然而,愛因斯坦並沒有滿足現況,他知道狹義相對論只適用特定案例,即向一個方向
等速運動的物體,可是
現實世界卻是加速度運動
,也就是說,他想要擴展這個理論
可以適用所有的情況,包括無處不在的力量─重力!

他決定挑戰已有數百年歷史的牛頓萬有引力定律,這項工作極為艱鉅,連他的朋友
德國物理學家、量子理論的創始者
普朗克
(Max Planck)說:「身為你的朋友,
又比你年長幾歲,我必須勸你放棄。首先,你不會成功;即使你成功了,也不會
有人鳥你。」

但這些勸退的聲音並沒有讓愛因斯坦停下腳步,反而讓他更投入破解重力之謎。
開局選最難,但自帶主角光環跟幸運S
的他,如同狹義相對論是受到一個兒時的問題
的啟發,他再一次地做了一個白日夢(X)、思想實驗(O)來解決這個難題。

當你搭乘電梯時,如果纜繩斷了,會花生省魔術?
」答案絕不是趕快直播或打卡;
現實情況是,你會和電梯以相同的速度落下而感覺處在無重力狀態;即便你和電梯
是在地球的重力場內加速落下,但兩者的加速度是一樣的。

反過來想,當一個人處在加速度上升的電梯中,則會感受到有一股力量在拉著。

1907年,愛因斯坦在其發表的論文中提到:「處在重力場所受到的引力與一個物體
在加速度運動所受到的慣性是完全一樣的。」這個簡單的論點被稱為
「等效原理」

(equivalence principle),是廣義相對論(General Relativity)的基礎。

1916年,愛因斯坦提出了比狹義相對論更強大的武器:
廣義相對論
,換一個字,
當然差很多。根據廣義相對論,時空就像西索的念能力『
伸縮自如的愛
』一樣,
能縮能伸;在特定情況下,這塊布可以延伸得比光還快!狹義相對論只能適用於
局部地區,如太陽系;要是考慮整個宇宙,就必須改用廣義相對論!

《狹義相對論》修正了牛頓運動定律中的「時間」與「空間」,而《廣義相對論》則是
對牛頓萬有引力(重力)定律的改造,讓「時間」、「空間」與「物質」三者產生關聯。

依據廣義相對論,
萬有引力並不是真正的力,而是時空彎曲的表現
,是由於質量存在
造成的。想像將一顆保齡球放在四邊都拉緊的床單上,保齡球的重量會讓床單產生凹陷。
此時,若將一顆彈珠扔到床單,彈珠將會沿著圓形(或是橢圓形)軌道繞行著保齡球。
以此類推,月球繞地球運行,是因為地球的存在造成空間彎曲。

國外示範影片:
https://youtu.be/MTY1Kje0yLg


這也是重力波形成的原因,N年前,台北天文館也有放影片說明,大家可以回味一下
https://youtu.be/vNXJfDvNc2s
三分鐘搞懂重力波

我們之所以會站在地球上而不會被拋向外太空,並不是因為萬有引力,而是由於
地球在我們的周圍持續形成空間彎曲所致。萬有引力不再被科學家視為獨立的力,
而是空間的幾何學概念,在那個空間中,所有的物質都順著巨大質量造成的彎曲
沿短程線(geodesics,在彎曲空間中廣義的最短直線)前進。

為了驗證廣義相對論,愛因斯坦作出了3點神預測。首先是「
水星近日點的進動
」。
由於牛頓力學無法解釋這個現象,但通過廣義相對論的理論計算與說明,水星的進動
為每百年43秒,這與觀測值非常接近。

其次是「
光的重力紅位移
」,即光從強的引力場遠離時,光的頻譜會往紅色端移動。
這點也被天文觀測所證實。此外,由於
太陽的存在,扭曲了從遙遠恆星傳來的星光

造成約1.75角秒的偏折。1919年,英國天文學家愛丁頓透過日蝕攝影,驗證了這一
現象。這個最具有說服力的結果,頓時讓愛因斯坦和相對論成了家喻戶曉的名詞
,人們將他與牛頓相提並論。

ref
1.科學少年
2.wiki
3.科學五千年

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對流血一週仍然不死的生物千萬不能大意……。


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JRbluesky1樓 07/03 00:08
luckyalbert2樓我只推次元之壁這句xP 07/03 00:09
genaro3樓 07/03 00:10
luckyalbert4樓 07/03 00:10
pima5樓 07/03 00:10
stmilk6樓 07/03 00:10
camera997樓 07/03 00:11
zorro11118樓需要桑原來斬斷... 07/03 00:12
samwu9959樓一定是外星人 07/03 00:13
Landau10樓很精彩的介紹! 07/03 00:15
LeafLu11樓推推水精靈 07/03 00:15
jj137974612樓推推 07/03 00:16
MorganLee13樓推水精靈 07/03 00:16
Landau14樓小補充:水星進動是每百年5600秒,牛頓理 07/03 00:19
Landau15樓論預測為5557秒,這43秒的差異由廣義相對 07/03 00:19
Landau16樓論給出了解釋 07/03 00:20
sky91017樓水精靈推 07/03 00:23
scott03218樓 07/03 00:24
gn0019147019樓推 易懂的解說 07/03 00:24
chenming86720樓所以承太郎能夠暫停時間其實也是因 07/03 00:25
chenming86721樓為他速度跟光一樣快嗎? 07/03 00:25
blackcat13zx22樓太精彩 07/03 00:25
poonebetty23樓宇宙外面的世界是什麼 07/03 00:27
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luckyalbert25樓我只看文字沒注意到原來是水精靈xD 07/03 00:27
aqlec26樓水精靈的文還沒爆? 07/03 00:28
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luckyalbert28樓水精靈文沒爆可見現在PTT網軍超多 07/03 00:29
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