【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。
因為光正在走最短的距離。
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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