接着说时空

来源: donau 2024-01-04 08:58:39 [] [博客] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读: 次 (4251 bytes)

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。




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所有跟帖: 

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 -老键- 给 老键 发送悄悄话 老键 的博客首页 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 10:24:18

那就对了我记得是光速恒定是狭义相对论的推导 -donau- 给 donau 发送悄悄话 donau 的博客首页 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 11:07:13

光速不变是狭义相对论的出发点,所谓principle -viBravo5- 给 viBravo5 发送悄悄话 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 11:20:32

对。是假设。 -QualityWithoutName- 给 QualityWithoutName 发送悄悄话 QualityWithoutName 的博客首页 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 11:30:11

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。 -QualityWithoutName- 给 QualityWithoutName 发送悄悄话 QualityWithoutName 的博客首页 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 11:27:41

你们说的对是postulate 我又查了一下而且是Special relativity -donau- 给 donau 发送悄悄话 donau 的博客首页 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 21:53:09

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 -viBravo5- 给 viBravo5 发送悄悄话 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 11:32:32

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 -老键- 给 老键 发送悄悄话 老键 的博客首页 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 11:41:18

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 -viBravo5- 给 viBravo5 发送悄悄话 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 11:49:41

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。 -viBravo5- 给 viBravo5 发送悄悄话 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 11:52:45

-老键- 给 老键 发送悄悄话 老键 的博客首页 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 11:58:02

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 -donau- 给 donau 发送悄悄话 donau 的博客首页 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 21:55:45

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。 -来罘- 给 来罘 发送悄悄话 来罘 的博客首页 (0 bytes) () 01/05/2024 postreply 10:21:15

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? -skycarrot1- 给 skycarrot1 发送悄悄话 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 14:22:11

”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。“ -木有文化- 给 木有文化 发送悄悄话 木有文化 的博客首页 (141 bytes) () 01/04/2024 postreply 21:06:49

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 -donau- 给 donau 发送悄悄话 donau 的博客首页 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 21:57:25

什么是以光速(或任何接近光速的“速度”)飞行? -零不是数- 给 零不是数 发送悄悄话 零不是数 的博客首页 (415 bytes) () 01/05/2024 postreply 06:25:25

以地面为参照系因为比较的是和地面的时间 -donau- 给 donau 发送悄悄话 donau 的博客首页 (179 bytes) () 01/05/2024 postreply 10:25:53

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? -零不是数- 给 零不是数 发送悄悄话 零不是数 的博客首页 (30 bytes) () 01/05/2024 postreply 13:23:18

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- 给 来罘 发送悄悄话 来罘 的博客首页 (0 bytes) () 01/05/2024 postreply 10:20:33

“时空是弯曲的,光线不是”? 光线能折射。 -天乙贵人- 给 天乙贵人 发送悄悄话 (0 bytes) () 01/06/2024 postreply 18:05:11

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