据说,"爱因斯坦在他16岁时的中学时代,就产生了一个“追光”思想实验,即如果他以光速去追赶一束光,会是什么情形呢?后来,爱因斯坦认为这种情形是一个悖论,他描述为:如果他以速度C(真空中的光速)追随一条光线,那么他就应该看到,这样一条光线虽然在空间里振荡,却象一条停滞不前的电磁场。于是,无论是依据经验,还是按照麦克斯韦方程,这样的事情都不可能发生。
对于这一个传说中的追光实验,建议这个追光的少年先不要让他去追光。
先让他以声速去追两米外他自己讲话的声音;然后让他去追两米外自己的影子;不然干脆浪漫一点,让这个少年以相同速度去追两米外离他而去的一颗火热跳动着的芳心,看看都有什么样的事情发生?什么样的事又不会发生?最后,再让这个少年以光速大胆地去追两米外的光,根据经验,追光的少年应该明白什么样的事会发生?什么样的事又不会发生?
根据以上的物理事实,追光的少年能得到什么经验呢?
1、追光的少年以声速去追两米外他自己讲话的声音,发现声音总是据他两米远,于是他得到一个经验,以波速去追波时,波面和他做同步运动,相对他声音总是静止的,既没有像他靠近,也没有离他而去,所以,他注定是失败的;
2、追光的少年去追两米外自己的影子,发现影子总是据他两米远,于是他得到一个经验,以相同速度去追影子时,影子和他做同步运动,相对他影子总是静止的,既没有像他靠近,也没有离他而去,所以,他注定是失败的;
3、恋爱的季节,追光的少年以相同速度去追两米外,离他而去的一颗火热跳动着的芳心,发现那颗芳心总是据他两米远,于是他得到一个经验,以相同速度去追那颗芳心时,那颗芳心和他做同步运动,相对他那颗芳心总是静止的,既没有像他靠近,也没有离他而去,所以,他注定是失败的。
以上这些就是追光少年应该得到对物理事实生活经验。
那么,追光少年以光速去追两米外的光时,根据这些经验,追光的少年应该明白什么呢?他应该明白,追光的少年以光速去追两米外的光时,光波波面和他做同步运动,相对他光总是静止的,既没有像他靠近,也没有离他而去,所以,他注定是失败的!
然而,这位追光少年拒绝了这样的经验,也拒绝了由这样的经验可以得到的追光结论,因为他对光总是怀着无比崇敬的心情,追光的少年想:
1、如果他站在地面静止不动,有一束光以光速C离他而去,那一束光的速度是那么的遥不可及,于是他的脑子得到一个经验,相对于自己的光速C肯定是不可超越的,而且不会改变;
2、如果他不是站在地面静止不动,而是在地面以地球人最大的速度逆光狂奔,相对于光速他的狂奔是多么的微不足道,多么的徒劳,那一束光的速度仍然是那么的遥不可及,于是他的脑子得到一个经验,相对于自己的光速C肯定是不可超越的,而且不会改变;
3、如果他不是站在地面静止不动,而是在地面以地球人最大的速度顺光狂奔,相对于光速他的狂奔是多么的微不足道,多么的徒劳,那一束光的速度仍然是那么的遥不可及,于是他的脑子得到一个经验,相对于自己的光速C肯定是不可超越的,而且不会改变;
4、如果他不是站在地面静止不动,即使自己在地面以猎豹的速度飞奔,相对于光速他的飞奔也是多么的微不足道,多么的徒劳,那一束光的速度仍然是那么的遥不可及,于是他的脑子得到一个经验,相对于自己的光速C肯定是不可超越的,而且不会改变。
追光的少年怀着对光无比崇敬的心情,依据经验慎重的得出了这样一个结论:相对于同一束光,与自己站在在地面静止不动相比较,无论自己向哪个方向运动,无论自己运动得多快,自己的运动都是那么的微不足道,那么的徒劳,光相对于自己的速度都是不变的。
追光少年为自己能得出这个异乎寻常的结论感到无比自豪,是啊,多么神奇的光!然而,兴奋之余,追光少年还是想到了前面物理事实的生活经验:
1、追光的少年以声速去追两米外他自己讲话的声音,发现声音总是据他两米远,于是他得到一个经验,以波速去追波时,波面和他做同步运动,相对他声音总是静止的,既没有像他靠近,也没有离他而去,所以,他注定是失败的;
2、追光的少年去追两米外自己的影子,发现影子总是据他两米远,于是他得到一个经验,以相同速度去追影子时,影子和他做同步运动,相对他影子总是静止的,既没有像他靠近,也没有离他而去,所以,他注定是失败的;
3、恋爱的季节,追光的少年以相同速度去追两米外,离他而去的一颗火热跳动着的芳心,发现那颗芳心总是据他两米远,于是他得到一个经验,以相同速度去追那颗芳心时,那颗芳心和他做同步运动,相对他那颗芳心总是静止的,既没有像他靠近,也没有离他而去,所以,他注定是失败的。
根据这样的经验,如果他以光速去追一束离他而去的光,那么,他将看到光波的波面将保持静止,和他得出的结论有着不可调和的矛盾,这让他陷入了矛盾的痛苦之中。此时,他设想了一个“追光”思想实验,如果他以速度C(真空中的光速)追随一条光线,那么他就应该看到,这样一条光线虽然在空间里振荡,却象一条停滞不前的电磁场,他认为这种情形是一个悖论,因为无论是依据他的经验还是按照麦克斯韦方程,这样的事情都不可能发生,由此他确信了自己的“正确”。
追光的少年时逢物理学得到飞速的发展十八、十九世纪,正当人们认为物理学上空万里晴空的时候,飘来一朵乌云,那就是难以解释的麦克尔逊-莫内实验,这朵乌云是如此的稠密,以至在较长时间内,人们都没找到解决问题的办法。
乱世出“英雄”,追光的少年根据他独有的经验,大胆的提出光速不变假设,该假设是超乎人们想象的,因为该假设认定光在相对运动的参照系都能各向同速!唯一能让人容易接受的是,它能百分之百的解释麦克尔逊-莫内实验,有了它,这朵乌云立即无影无踪。
物理学的舞台给了追光少年展示的机会,“天衣无缝”的解释为他迎来了掌声,在人们的掌声中相对论闪亮登场,修正经典力学,修正电磁学,修正量子力学,相对论俨然成了现代科学的代名词,追光的少年造就了科学史上不朽的神话!
对于这一个传说中的追光实验,建议这个追光的少年先不要让他去追光。
先让他以声速去追两米外他自己讲话的声音;然后让他去追两米外自己的影子;不然干脆浪漫一点,让这个少年以相同速度去追两米外离他而去的一颗火热跳动着的芳心,看看都有什么样的事情发生?什么样的事又不会发生?最后,再让这个少年以光速大胆地去追两米外的光,根据经验,追光的少年应该明白什么样的事会发生?什么样的事又不会发生?
根据以上的物理事实,追光的少年能得到什么经验呢?
1、追光的少年以声速去追两米外他自己讲话的声音,发现声音总是据他两米远,于是他得到一个经验,以波速去追波时,波面和他做同步运动,相对他声音总是静止的,既没有像他靠近,也没有离他而去,所以,他注定是失败的;
2、追光的少年去追两米外自己的影子,发现影子总是据他两米远,于是他得到一个经验,以相同速度去追影子时,影子和他做同步运动,相对他影子总是静止的,既没有像他靠近,也没有离他而去,所以,他注定是失败的;
3、恋爱的季节,追光的少年以相同速度去追两米外,离他而去的一颗火热跳动着的芳心,发现那颗芳心总是据他两米远,于是他得到一个经验,以相同速度去追那颗芳心时,那颗芳心和他做同步运动,相对他那颗芳心总是静止的,既没有像他靠近,也没有离他而去,所以,他注定是失败的。
以上这些就是追光少年应该得到对物理事实生活经验。
那么,追光少年以光速去追两米外的光时,根据这些经验,追光的少年应该明白什么呢?他应该明白,追光的少年以光速去追两米外的光时,光波波面和他做同步运动,相对他光总是静止的,既没有像他靠近,也没有离他而去,所以,他注定是失败的!
然而,这位追光少年拒绝了这样的经验,也拒绝了由这样的经验可以得到的追光结论,因为他对光总是怀着无比崇敬的心情,追光的少年想:
1、如果他站在地面静止不动,有一束光以光速C离他而去,那一束光的速度是那么的遥不可及,于是他的脑子得到一个经验,相对于自己的光速C肯定是不可超越的,而且不会改变;
2、如果他不是站在地面静止不动,而是在地面以地球人最大的速度逆光狂奔,相对于光速他的狂奔是多么的微不足道,多么的徒劳,那一束光的速度仍然是那么的遥不可及,于是他的脑子得到一个经验,相对于自己的光速C肯定是不可超越的,而且不会改变;
3、如果他不是站在地面静止不动,而是在地面以地球人最大的速度顺光狂奔,相对于光速他的狂奔是多么的微不足道,多么的徒劳,那一束光的速度仍然是那么的遥不可及,于是他的脑子得到一个经验,相对于自己的光速C肯定是不可超越的,而且不会改变;
4、如果他不是站在地面静止不动,即使自己在地面以猎豹的速度飞奔,相对于光速他的飞奔也是多么的微不足道,多么的徒劳,那一束光的速度仍然是那么的遥不可及,于是他的脑子得到一个经验,相对于自己的光速C肯定是不可超越的,而且不会改变。
追光的少年怀着对光无比崇敬的心情,依据经验慎重的得出了这样一个结论:相对于同一束光,与自己站在在地面静止不动相比较,无论自己向哪个方向运动,无论自己运动得多快,自己的运动都是那么的微不足道,那么的徒劳,光相对于自己的速度都是不变的。
追光少年为自己能得出这个异乎寻常的结论感到无比自豪,是啊,多么神奇的光!然而,兴奋之余,追光少年还是想到了前面物理事实的生活经验:
1、追光的少年以声速去追两米外他自己讲话的声音,发现声音总是据他两米远,于是他得到一个经验,以波速去追波时,波面和他做同步运动,相对他声音总是静止的,既没有像他靠近,也没有离他而去,所以,他注定是失败的;
2、追光的少年去追两米外自己的影子,发现影子总是据他两米远,于是他得到一个经验,以相同速度去追影子时,影子和他做同步运动,相对他影子总是静止的,既没有像他靠近,也没有离他而去,所以,他注定是失败的;
3、恋爱的季节,追光的少年以相同速度去追两米外,离他而去的一颗火热跳动着的芳心,发现那颗芳心总是据他两米远,于是他得到一个经验,以相同速度去追那颗芳心时,那颗芳心和他做同步运动,相对他那颗芳心总是静止的,既没有像他靠近,也没有离他而去,所以,他注定是失败的。
根据这样的经验,如果他以光速去追一束离他而去的光,那么,他将看到光波的波面将保持静止,和他得出的结论有着不可调和的矛盾,这让他陷入了矛盾的痛苦之中。此时,他设想了一个“追光”思想实验,如果他以速度C(真空中的光速)追随一条光线,那么他就应该看到,这样一条光线虽然在空间里振荡,却象一条停滞不前的电磁场,他认为这种情形是一个悖论,因为无论是依据他的经验还是按照麦克斯韦方程,这样的事情都不可能发生,由此他确信了自己的“正确”。
追光的少年时逢物理学得到飞速的发展十八、十九世纪,正当人们认为物理学上空万里晴空的时候,飘来一朵乌云,那就是难以解释的麦克尔逊-莫内实验,这朵乌云是如此的稠密,以至在较长时间内,人们都没找到解决问题的办法。
乱世出“英雄”,追光的少年根据他独有的经验,大胆的提出光速不变假设,该假设是超乎人们想象的,因为该假设认定光在相对运动的参照系都能各向同速!唯一能让人容易接受的是,它能百分之百的解释麦克尔逊-莫内实验,有了它,这朵乌云立即无影无踪。
物理学的舞台给了追光少年展示的机会,“天衣无缝”的解释为他迎来了掌声,在人们的掌声中相对论闪亮登场,修正经典力学,修正电磁学,修正量子力学,相对论俨然成了现代科学的代名词,追光的少年造就了科学史上不朽的神话!