相对论之空间收缩“前传”与洛伦兹的小故事

2022年11月3日 by 没有评论

当你明白一点相对论后,你可以在饭桌上或者其他场合和朋友侃侃而谈宇宙的规律,那么你一定会是整个饭桌或者整个场合里最有吸引力的一个人!

相对论无法让你长寿!当你的速度无限接近光速后,那么根据上章的计算式子,你的时间流速会很慢,而外面的时间流速却没什么改变,所以当你经过几秒之后,外面世界可能已经过了几百年,也就是说你只能通过相对论的原理去到未来(至于操作的可能性,目前几乎为零),无论你穿越到将来多会儿,你的时间也在流,那么你终究会老去!

下面开始正题!关于空间收缩的“前传”。让我来介绍一下物理学界中的一个重要角色之一——来自荷兰的韩德瑞克·安通·洛伦兹先生!没错就是中学要学的需要通过“左手定则”和“右手定则”来判断的力。(安培力是洛伦兹力的宏观表现,本章不做描述)电子在磁场中受到的力就是以洛伦兹先生的名字所命名的,就是“洛伦兹力”。

洛伦兹在那个年代的物理学界很出名,有多出名呢?洛伦兹先生是索尔维会议的定期主席(1911-1927),一直担任这个职位到死前一年(请原谅我这粗鲁的说法)。也许你不知道索维尔会议多么的牛,那简直就是可以用小母牛倒立来描述(牛*上天)。

索维尔会议在物理学界中的地位就好比奥运会在体育界的地位(请允许我加个限定时间:在20世纪早期)。按照我一贯的个性,定会上图!那么客官,您瞧好了!图来了:

这是1927年第五届索尔维会议的高清修复图。这张图可以说是地球上1/3最有智慧的大脑的合影,是科学史上最珍贵的照片!

你面对屏幕,最中间是爱因斯坦,那么以爱因斯坦为参考系,爱因斯坦右手边就是洛伦兹,没错他的头光的最厉害!虽然还有好几个也秃的厉害,但是本章不做介绍。关于不秃的,如果几年之后我没秃,那我可能回来给大家做介绍。

洛伦兹先生于1928年2月4日在荷兰哈勃姆逝世,享年75。举行葬礼那天,荷兰全国的电信、电话中止三分钟,全世界的物理学大师齐聚荷兰,爱因斯坦在他(洛伦兹先生)的墓前致悼词,爱因斯坦的悼词中有着这么一句话(当然是翻译后的):洛伦兹先生对我产生了伟大的影响,他是我们这个时代最伟大、最高尚的人。

相信此时的你已经对洛伦兹有了一定了解,洛伦兹绝对是电磁理论方面的大师级人物,而麦克斯韦的电磁方程组在洛伦兹心里和脑子里有着很重要的地位。

当洛伦兹在研究电子运动时,发现伽利略变换和麦克斯韦方程组不能同时正确,无论伽利略变换更符合生活经验还是麦克斯韦方程非常完美,这都使得洛伦兹很痛苦(比便秘还痛苦)。经过一番挣扎,洛伦兹决定放弃伽利略变换。

那么什么是伽利略变换呢?我来举个例子,相信聪明的你一看就懂:你在地面上站着,你的女朋友在火车上走,火车在前进,那么你女朋友相对于你的速度是多少?就是你女朋友的速度加上火车的速度。就是这么简单 。

洛伦兹通过微积分写出了一个变换式用来取代伽利略变换,这样就和麦克斯韦方程组不矛盾了。洛伦兹在1904年正式发表了这个著名的变换式:

这里面的t代表着时刻也就是“时间点”,洛伦兹的心里认为这个式子只是一个数学的辅助手段,没有物理本质,但是毕竟洛伦兹是权威嘛,有很多不同的声音的。爱因斯坦却受他启发,注意,1904年相对论还没发表。

如果认真看了本章前面的内容,细心的你已经发现此时的洛伦兹已经51岁了,人年纪一大,就没有年轻时候那么富有活力的想象了,这就导致洛伦兹和相对论失之交臂(个人观点)。洛伦兹脑子里,绝对时空观是不可侵犯的(也就是普通人脑子里的时空观)。

一件不可否认的事实,物理学在近一百年以来所有重大的突破都是科学家们在30岁左右取得的,量子力学更是被称为“男孩物理学”,就连爱因斯坦这样的天才,在他人生的后30年都没有取得重大成就。如果屏幕前的你处在18岁左右的大好年华,去接受我的邀请跨入“男孩”们的行列中来!关于洛伦兹变换式的推导,不出意外下一章推。

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