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谁在运动

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发表于 2007-12-30 21:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
运动是绝对的,静止是相对的,宇宙中的一切都在运动。而由此而来的矛盾就来了,既然所有物体都在运动,而物体中的组件也在运动,那么怎么判断一个物体的运动速度呢,难道判断一个物体的速度是不可能的吗?

为此,我们可以把一个物体的运动速度看成是它相对于某个参照物的速度,以避免这种矛盾的产生。例如,在地球上的每个人或物都在随着地球的自转而运动,而地球又绕着太阳运动,太阳系又在绕着银河系中心运动,银河系本身也在相对于某个参照物在运动,这样,回到地球上的每个人或物,到底是谁在运动,它们的运动速度是多少呢?答案是:上述那些运动对于地球上的每个人或物都是没有意义的,原因是地球上的每个人或物相对于地球本身并没有运动,只是随着它的运动而“运动”,同样太阳系也是随着银河系的运动而“运动”,以此类推,这种主体上的跟随运动我们可以不去计算。以我们每个人为例,只有我们相对于其他人的运动时,我们才被发其他主体判断成是运动的。而人体内的每个细胞间相对是运动的,相对于这个人本身又是静止的。由此看来,判断一个物体是否运动必须有参照物才能进行,否则就是没有意义的。

爱因斯坦狭义相对论的发现改变了这一点。相对论的特点正是因为它的绝对性,它找到了一个在我们宇宙中绝大多数情况下都可以适用的参照物:光。狭义相对论指出,不管光在任何情况下在真空中的速度都是每秒约30万公里。假如一辆火车以每小时180公里的速度向前驶去,而又一辆火车以同样速度向上一辆火车相反的方向行驶,这时,有一道光同样向前射去,那样这道光相对此二辆火车的速度分别是多少呢?答案和一般人的逻辑不相符,光相对于此二辆火车的运动速度都是30万公里每秒,一点差距都没有。不要以你的经验逻辑非去研究为什么光相对于此二辆火车的速度不是C+V和C-V,这是通过实践证明的,光相对于此二辆火车的速度就是C。这是因为光的特性不同于一般的物质,也不同于人类经验,所以不要用原来的逻辑(逻辑是通过人类经验的积累建立起来的)去判断我们过去观察尺度下不能认识其特性的光。合理的解释是没有光速就不能被认识主体发现,从相对的运动中省去了对于光速以外的运动。

与光的速度的绝对性相比,相对论别一个让我们吃惊的是时空竟然是相对的。L等于L0乘以根号下1-V的平方/C的平方,这个公式说明,物体时的长度会随着它的运动速度的加快而变短,而空间轴与时间轴是斜向垂直的,所以其时间也会变慢。这在一般的运动物体中是看不清这种现象的,只有当物体的运动速度接近于光速时才明显。而根据广义相对论,物体的质量同样也会改变时空。这就好比时空是一张弹簧床,大质量的物体都会使时空发生变形(如床下的坑),从而使它所占的空间缩小,时间延长。这一点,现代科学通过发射卫星上的时间变慢以及恒星的光在通过太阳时发生弯曲等现象加以证明了。其实,物体的运动速度与质量也是密度相关的,物体的质量也会随着其速度向光速接近而增加,而当要把物体的速度加速到光速时,需要无限大的能量(根据E=M*C平方,质量与能量是可以互换的,也是相等的),这也是光速不可超越的原因。而光速之所以可以达到最快,是因为光子的静止质量为0,一个有质量的物体要想达到光速或超越光速当然是不可能的。

这样,我们就可以用来解释双生子详谬的现象了:弟弟乘着接近光速的飞船,在宇宙空间中飞行了若干年后回来后要比哥哥年轻的原因了。这是因为弟弟的相对时空发生了变化,弟弟所处空间缩短换取了其时间速率的延长。而实际上,弟弟相对于其自身并没有多活,只是因为其所处时空改变引起的与哥哥的标准时空系不对称的结果。也就是说弟弟本身活的还是比哥哥少。再者,由于物质是由原子组成,电子绕原子核运动是接近光速的,如果该物质以接近光速运动,就会使电子绕原子核运动的过程相对变慢(生命过程也是如此),从而构成了其时间坐标的延长。

但相对论这个理论并不是完美无缺的(完美无缺的理论并不是科学),光速不变原理已经被现代科学证明不是绝对的,也有特定条件的特例。如科学家已经在某些介质中将光速变的比自行车的速度还慢,甚至停止;而量子力学中,量子必然会以一定的概率发生超光速运动;现代宇宙学也证明,宇宙在其发生大爆炸的瞬间,其暴胀速度更是远远超过光速;挠场现象、波包的速度等都从某一角度否定了光速不变及光速不可超越的相对论基础。由此可见,光只是一种比其他参照物更有广泛的适用性而已,并不是在所有条件都适用的。宇宙诞生至今137亿年,它是不断在膨胀的,而膨胀本身并不是宇宙中的物质,而是时空本身,所以光这一参数也在不断变化。

科学并不能回答所有的问题,更不能解决所有的问题,科学理论本身必须是可以改进的,也就是说其必然不是完美无缺的,只能不断的改进。光子只是自旋为整数的玻色子中的一种,有很多种玻色子都具有光子的特性,我们不能解释为什么有的有质量有的没质量。对于宇宙中究竟是什么在运动的问题,人类的认识已经推动它有了很大的进步,但是我们仍然不能解释清究竟是什么在运动。我们只能不断改进我们的理论来解释这个我们似乎永远也不会解释清楚的世界。

是否只有运动的东西才是存在的,由于没有绝对静止,而人类也不可能让事物绝对静止,所以人类没有让事物不存在的能力,但上帝也许有这样的能力,比如让弦停止振动。质量只是第二性的,没有了运动的概念也就没有了质量,因为所谓的质量只是受运动约束的程度。
发表于 2007-12-31 13:19 | 显示全部楼层
准确的说,任何人或任何科学仪器都不能精确的测量出物体运动的速度。不仅仅是人与仪器的误差所至,量子力学中的测不准原理在宏观世界中造样是存在的。或许你会说这样的影响是微不足道的。但是,它们是可以叠加的,就象是力的合成一样。
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