【科學的小知小識】相對論〡簡單認識
絕對時間、空間
牛頓提出「絕對時間」「絕對空間」的理論。
也就是說，不管位在何處，時間與空間的流動都是相同的。
火星上過一分鐘，地球上也過一分鐘。
後來愛因斯坦推翻這個理論。
時間一秒是多久？
為了準確的計算時間，現在的一秒以「光」的震盪週期的91億9263萬1770倍。
而且是用銫原子吸收、放出，所測量到的「光」來定義。
空間一公尺是多長？
為了統一長度，現在的一公尺是指「光」在真空中1秒間所行進的距離的2億9979萬2458分之1。
時間與空間的差異
1.人類、物體可以在空間自由移動。
人類、物體不可以在時間中自由移動。
2.要明確的指出空間，需要三個維度。經度、緯度、高度。
時間則只有一個維度。
也就是說，我們居住在四維度的世界（三維度＋一維度）
光速恆久不變
1.「光（電磁波）」會像波一樣前進，電場與磁場引發相鄰位置振動，彼此一直這樣持續下去。
2.「光」永遠都以每秒約30萬公里的速度前進。不管你的速度多快、多慢，所看到的光速都是一樣每秒約30萬公里的速度。
3.愛因斯坦認為，「光」也是電磁波的一種。因此光速的值與速度基準無關。
沒有任何物質能超越光速
自然界最高速前進的東西就是「靜質量為0」的東西。而組成「光」的「光子」就是。
另外組成「重力」的「重力子」也是。
光的傳遞不需要介質
就算在真空狀態也能傳遞
時間與空間會伸縮
光速＝光行進的距離÷經過時間
而光速是永遠不變的。
假使小明乘坐超級快的太空船以1秒20萬公里的速度前進。
小明看到光速跑在他前方10萬公里處，認為光速1秒10萬公里。Ｘ
光速是不變的，所以小明是錯的。
小明沒發現他的時間膨脹了（變慢）
光速＝光行進的距離÷經過時間
光速＝30萬公里÷1秒
當「光行進的距離」縮短為10萬公里時，「經過時間」也會跟著縮短。
因為光速永遠不變。
所以小明沒發現，他根本還沒經過「1秒」那麼久。
小明當然不會發現，因為他正在移動中。他會覺得時間流速是一樣的。
如果胖虎從太空船外面觀看，就會發現胖虎的手錶已經過一秒了。小明的手錶還沒。
胖虎的眼裡光速仍舊是1秒30萬公里。
那如果是小明從太空船中看胖虎呢 ？
小明會覺得是胖虎以1秒20萬公里的速度向後移動，小明覺得自己時間流速沒有改變，一樣是經過1秒。
但小明會發現胖虎的手錶還沒經過1秒，胖虎的手錶比較慢。
運動物體會沿著運動方向縮短長度
胖虎看到以每秒20萬公里速度的太空船飛過，胖虎眼中的太空船會縮水（變短）
假如這艘太空船有5公尺，胖虎看到的則會小於5公尺。
速度越快就縮越多。
同時與未來
假使小明站在太空船中間，有兩道光線從中間射出。
同樣距離2公尺。
光速不變，距離又一樣。
小明會覺得左右兩道光是同時抵達終點。
胖虎從太空船外面看，太空船往右行駛。
胖虎會先看到左邊的光線抵達，才會看到右邊光線抵達。
因為太空船是向右前進的，胖虎會覺得右邊距離比較長。
但以站在太空船內的小明來說，他會覺得是同時抵達。
小明的現在時刻是左右光同時到達，在胖虎眼中卻是只有左邊光線到達。
右邊光線的到達，變成是胖虎的未來。
小明的現在，胖虎的未來。
萬有引力
牛頓提出，凡是有質量的物體都有萬有引力（重力），會互相牽引。
愛因斯坦認為，有質量的物體周圍就會有時空彎曲。
想像一個四角被拉起的布，上面丟一保齡球，布會凹下去。再丟一顆蘋果，蘋果自然會滾到保齡球旁邊。
根據廣義相對論，物體質量、密度越大，周圍彎曲的程度就越大。越靠近就越明顯。
光只會走最短距離
Ａ點到Ｂ點最短的距離就是直線。
光只走直線。
不管是碰到鏡子、水面，光都只會找最短的距離前進。
所以會產生彎曲、折射。
因為光正在走對短的距離。
光沒有折射（粉紅色線），在水中的距離比光有折射（黃色線）還要長。
重力透鏡
當某天體的光遇到另一個巨大重力產生的時空彎曲影響，而產生光線彎曲。
此時我們看到的不會是完整的天體，可能是零星的邊邊或中空的圓。
黑洞
當光彎曲時，內側的時間會變慢。
因為光速不變。
光走內側距離較短，時間也會變短。
根據廣義相對論，重力越強的區域，時間就越慢。
黑洞是黑的，因為光完全被吸進去。
黑洞表面（事件視界）時間是完全靜止的。
假如胖虎看到一艘太空船駛向黑洞，他會發現太空船越來越慢，後來一直停在黑洞前面不動。
假使小明在太空船裡面，太空船駛向黑洞，小明不會有任何感覺，他會覺得時間是正常流動的。
（當然小明不可能逃出黑洞，會被吸進去）
哇，真是太有趣太神秘了。
今天的文章到這裡。
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