接着说时空

d
donau
楼主 (文学峸)

这个话题,实际上是我试着回答一下上次零不是数和来罘提出的几个问题。当时回帖说会写写这一部分到目前为止的结论,趁还是假期,那就聊一点我知道的。

关于大爆炸。

大爆炸这个假设是怎么来的?算出来的啊。爱因斯坦的广义相对论回推到零突然有解。小于零?没了。

如果你稍微有一点偏微分方程的知识,就很容易理解为什么会有这个推论。简单来说,偏微分方程用来描述一种自然界的物理变化过程,任何一个偏微分方程的解都是不定的(当然有可能无解),所以求解偏微分方程,是在基于事实的基础上给一个边界条件,也就是具体的值,然后在这个边界条件下求解。

所以大爆炸理论可以说是广义相对论的直接推导。有没有可能错?当然有可能。所有的理论都有出错的可能啊,但是今天能叫理论,是它一定可以合理地解释某些物理现象。而广义相对论,到目前为止这100年以来的新发现新结论,都和它很吻合。

这也是它最厉害的地方。我不觉得任何一个Prophezeiung可以有资格这样说。

接着说不变的光速和时空弯曲的概念。

首先,光速肯定是不变的,还是爱因斯坦的广义相对论的结论。如何理解时间变慢?

按照我们习惯对速度的理解,想象你在一列奔驰的火车上,非常快地跑,比如火车速度200km/h,你也200km/h,如果地面上人看你,那么你的速度是线性叠加,400km/h,初中物理?不确定了,反正大家都知道。

下面是关键。

假设你坐在一艘飞船里以光速飞行,同时你带了一只腕表,而且是机械装置的,也就是指针哒哒哒,你看见的1秒,两秒,三秒...,在地面上的人眼里看他们的表,会变1xxxxxx秒,2xxxxxx秒,3xxxxxx秒...。

也就是说,你的时间相对变慢了。你飞一圈再飞回来,对你只过了三年,但是地面上已经是你兄弟的子子孙孙那一代。

因此,关于这个问题,光线、时空弯曲了,那光线从光源到观测者之间传播的距离是否就比直线更长?

有一点点需要修正,时空是弯曲的,光线不是。所以不变的光速是不会到达观测者慢一点的。

并且,光线从光源到观测者的距离也不会变长,是因为,当接近大质量天体,比如黑洞时,要修正的是标尺(In der Nähe einer Masse ist jeder Maßstab verkürzt.)

同时,关于距离这件事也不再是我们常说的欧氏空间。我多说一点这个问题。

欧氏空间是大家最常见最熟悉的,它的一些概念,比如两点间直线最短,三角形内角和是180度这些不用我多解释。

但是,谈到广义相对论,时空弯曲,是不能用欧氏空间的概念来理解的。比如上图中AB两点间的距离,是这个球表面的弧线(黄的部分),属于Hyperbolische Geometrie,而广义相对论的弯曲时空中,用的是黎曼几何。

我不想再多讲黎曼几何,那太长了。有兴趣的可以去查一下这个概念。最起码,我想学过高等数学的,应该都有黎曼积分的概念。呃,就是那个家伙搞出来的。



更多我的博客文章>>> 接着说时空 如何科学地在2024改善自己 8挂时间(54):Rene Descartes和Meditationen über die Erste Philosophie 关于宗教的我的一点看法 anti-说文解字系列(4):弱就弱吧
老键
真空光速和其不变性是麦克斯维尔电磁波方程组的直接结果,不知广义相对论是否也独立推出它,狭义相对论只是用了麦克斯韦尓的结果
d
donau
那就对了我记得是光速恒定是狭义相对论的推导
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viBravo5
光速不变是狭义相对论的出发点,所谓principle
Q
QualityWithoutName
得出了光速,和相对论中光速不变的假设是完全不同的概念。光速不变是指对动的和不动的观察者都一样。
Q
QualityWithoutName
对。是假设。
v
viBravo5
麦克斯维尔电磁波方程得到是电磁波,也即光的速度,不是光速不变性
老键
但麦克斯维尔的光速与参照系无关,这启示了爱因斯坦,他说过当难题无解时就取最简单的假设,于是他思考九天后假定光速不变
v
viBravo5
麦克斯维尔没有意识到这点,他以为他的方程只适合于绝对静止真空,爱因斯坦的狭义相对论假设麦氏方程适用任何惯性系
v
viBravo5
也就是说狭义相对论认为没有绝对静止真空,任何任何惯性系统都是平等的。
老键
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skycarrot1
太高深,看不懂。大爆炸为什么可以被推论出来, 而不是别的可能?
木有文化
”你飞一圈再飞回来,对你只过了三年,但是地面上已经是你兄弟的子子孙孙那一代。“

要是大禹的话,地面上不是他兄弟(老王)的子子孙孙那一代,而是(号称)他的子子孙孙那一代。

d
donau
你们说的对是postulate 我又查了一下而且是Special relativity
d
donau
你看你们这些高手都深藏不露静等着看我在这儿露怯。太虚伪了
d
donau
无所谓了。哎你说陶三是不是飞回来的我就看有问题。很可能问题就在这里我说那郁闷了几十年
零不是数
如何以光速(或任何接近光速的“速度”)飞行?

没有参照系,光速如何界定? 假设是相对地球,是远离,逼近,还是绕大圈子?那个所谓的相对时间变化都一样吗?

“下面是关键。

假设你坐在一艘飞船里以光速飞行。。。如何如何”

来罘
宇宙之事,才下眉头,又上心头。今宵酒醒何处?donau岸,相对时空。改日另起一贴,放肆发散。
来罘
老键没开玩笑吧?这岂不是说,光速不变是用奥卡姆的剃刀剃出来的?这倒是称了我的心。
d
donau
以地面为参照系因为比较的是和地面的时间

时间相对变化不一样这里有一个概念,Time dilation。有专门的公式,你有兴趣可以自己试着看一下。

零不是数
以地面(还是把地球看成个点?)为参照系,那个绕地球旋转的旅行者是静止(距离不变)还是光速运动呢?
天乙贵人
“时空是弯曲的,光线不是”? 光线能折射。