「爱因斯坦」终于把爱因斯坦的“跑得快,表走的越慢”,解释得小学生都能看懂( 二 )


光速的解答
这些问题总结起来就是光速到底是什么?光速会不会变?光速是否会受飞船影响而改变?
图:流光
如果讨论老虎跑得有多快时 , 先要找个参照物 , 不同的人看来老虎速度是不一样的 。 如果老虎在F1赛场跑道上跑 , 在观众看来速度5m/s , 此时舒马赫开着赛车以20m/s的速度从它身边飞驰而过 , 对于舒来说老虎的速度是-15m/s , 你看 , 对于不同的参考系来说 , 老虎得速度不一样 。
图:在观众看来车很快 , 在对手看来不过如此
光有一个特别之处 , 无论相对于谁 , 它在真空中的传播速度都是30万千米/秒 。 如果此刻天黑了 , 舒马赫打开车灯 , 无论是对飞驰的舒马赫 , 观众 , 还是极速飞船来说 , 车灯的光都是30万千米每秒 , 物理学中叫做“光速不变原理” 。
光速不变原理的实验证明
直白来说 。 火车速度10m/s , 如果你以1m/s在火车上跑 , 那么地面上的人看来 , 你的速度实际上是火车的速度叠加了你得速度 , 即9m/s或11m/s;如果你在火车上打开手电筒 , 手电筒的光速并非光速加(减)火车速度 , 在地面上的人看来它还是30万千米每秒 。 请看下面的仪器:
图:(左)一个仪器射出一条光 , 通过偏光镜分解出一条垂直原来方向的光 , 它俩到终点的距离是一样的 , 因此会同时到达 。 (右)当整个仪器设备移动时 , 由于设备向左移动 , 如果光速可以与设备产生作用的话 , 那么两束光就无法同时到达 。
地球本身就围绕着太阳移动 , 即使设备在地球上静止不动 , 和地球线速度相同方向的光 , 也会稍晚一点到达 。 然而迈克尔逊与莫雷做了这个实验得到的结果是同时到达 。
图:迈克尔逊莫雷实验 , 没有出现干涉条纹 , 光同时到达
因此我们知道顺风的光不会更快 , 逆风的光也不会更慢 , 光速是恒定不变的!
结语
回到小趣和小谈的问题 , 由此我们知道小趣和小谈的光钟直上直下与斜线的运行速度是一样的 , 因为它们都是光的运动 , 飞船无法把速度施加在光上 。 对于小趣来说 , 小谈的时间过得比他慢 , 飞船上的时钟走的比地球慢 , 小谈在动作也更慢 , 飞船上的一切都比地球慢 。 这就是爱因斯坦《狭义相对论》中的速度时间膨胀 。