接著說時空

這個話題,實際上是我試著回答一下上次零不是數和來罘提出的幾個問題。當時回帖說會寫寫這一部分到目前為止的結論,趁還是假期,那就聊一點我知道的。

關於大爆炸。

大爆炸這個假設是怎麽來的?算出來的啊。愛因斯坦的廣義相對論回推到零突然有解。小於零?沒了。

如果你稍微有一點偏微分方程的知識,就很容易理解為什麽會有這個推論。簡單來說,偏微分方程用來描述一種自然界的物理變化過程,任何一個偏微分方程的解都是不定的(當然有可能無解),所以求解偏微分方程,是在基於事實的基礎上給一個邊界條件,也就是具體的值,然後在這個邊界條件下求解。

所以大爆炸理論可以說是廣義相對論的直接推導。有沒有可能錯?當然有可能。所有的理論都有出錯的可能啊,但是今天能叫理論,是它一定可以合理地解釋某些物理現象。而廣義相對論,到目前為止這100年以來的新發現新結論,都和它很吻合。

這也是它最厲害的地方。我不覺得任何一個Prophezeiung可以有資格這樣說。

接著說不變的光速和時空彎曲的概念。

首先,光速肯定是不變的,還是愛因斯坦的廣義相對論的結論。如何理解時間變慢?

按照我們習慣對速度的理解,想象你在一列奔馳的火車上,非常快地跑,比如火車速度200km/h,你也200km/h,如果地麵上人看你,那麽你的速度是線性疊加,400km/h,初中物理?不確定了,反正大家都知道。

下麵是關鍵。

假設你坐在一艘飛船裏以光速飛行,同時你帶了一隻腕表,而且是機械裝置的,也就是指針噠噠噠,你看見的1秒,兩秒,三秒...,在地麵上的人眼裏看他們的表,會變1xxxxxx秒,2xxxxxx秒,3xxxxxx秒...。

也就是說,你的時間相對變慢了。你飛一圈再飛回來,對你隻過了三年,但是地麵上已經是你兄弟的子子孫孫那一代。

因此,關於這個問題,光線、時空彎曲了,那光線從光源到觀測者之間傳播的距離是否就比直線更長?

有一點點需要修正,時空是彎曲的,光線不是。所以不變的光速是不會到達觀測者慢一點的。

並且,光線從光源到觀測者的距離也不會變長,是因為,當接近大質量天體,比如黑洞時,要修正的是標尺(In der Nähe einer Masse ist jeder Maßstab verkürzt.)

同時,關於距離這件事也不再是我們常說的歐氏空間。我多說一點這個問題。

歐氏空間是大家最常見最熟悉的,它的一些概念,比如兩點間直線最短,三角形內角和是180度這些不用我多解釋。

但是,談到廣義相對論,時空彎曲,是不能用歐氏空間的概念來理解的。比如上圖中AB兩點間的距離,是這個球表麵的弧線(黃的部分),屬於Hyperbolische Geometrie,而廣義相對論的彎曲時空中,用的是黎曼幾何。

我不想再多講黎曼幾何,那太長了。有興趣的可以去查一下這個概念。最起碼,我想學過高等數學的,應該都有黎曼積分的概念。呃,就是那個家夥搞出來的。




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所有跟帖: 

真空光速和其不變性是麥克斯維爾電磁波方程組的直接結果,不知廣義相對論是否也獨立推出它,狹義相對論隻是用了麥克斯韋尓的結果 -老鍵- 給 老鍵 發送悄悄話 老鍵 的博客首頁 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 10:24:18

那就對了我記得是光速恒定是狹義相對論的推導 -donau- 給 donau 發送悄悄話 donau 的博客首頁 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 11:07:13

光速不變是狹義相對論的出發點,所謂principle -viBravo5- 給 viBravo5 發送悄悄話 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 11:20:32

對。是假設。 -QualityWithoutName- 給 QualityWithoutName 發送悄悄話 QualityWithoutName 的博客首頁 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 11:30:11

得出了光速,和相對論中光速不變的假設是完全不同的概念。光速不變是指對動的和不動的觀察者都一樣。 -QualityWithoutName- 給 QualityWithoutName 發送悄悄話 QualityWithoutName 的博客首頁 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 11:27:41

你們說的對是postulate 我又查了一下而且是Special relativity -donau- 給 donau 發送悄悄話 donau 的博客首頁 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 21:53:09

麥克斯維爾電磁波方程得到是電磁波,也即光的速度,不是光速不變性 -viBravo5- 給 viBravo5 發送悄悄話 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 11:32:32

但麥克斯維爾的光速與參照係無關,這啟示了愛因斯坦,他說過當難題無解時就取最簡單的假設,於是他思考九天後假定光速不變 -老鍵- 給 老鍵 發送悄悄話 老鍵 的博客首頁 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 11:41:18

麥克斯維爾沒有意識到這點,他以為他的方程隻適合於絕對靜止真空,愛因斯坦的狹義相對論假設麥氏方程適用任何慣性係 -viBravo5- 給 viBravo5 發送悄悄話 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 11:49:41

也就是說狹義相對論認為沒有絕對靜止真空,任何任何慣性係統都是平等的。 -viBravo5- 給 viBravo5 發送悄悄話 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 11:52:45

-老鍵- 給 老鍵 發送悄悄話 老鍵 的博客首頁 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 11:58:02

你看你們這些高手都深藏不露靜等著看我在這兒露怯。太虛偽了 -donau- 給 donau 發送悄悄話 donau 的博客首頁 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 21:55:45

老鍵沒開玩笑吧?這豈不是說,光速不變是用奧卡姆的剃刀剃出來的?這倒是稱了我的心。 -來罘- 給 來罘 發送悄悄話 來罘 的博客首頁 (0 bytes) () 01/05/2024 postreply 10:21:15

太高深,看不懂。大爆炸為什麽可以被推論出來, 而不是別的可能? -skycarrot1- 給 skycarrot1 發送悄悄話 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 14:22:11

”你飛一圈再飛回來,對你隻過了三年,但是地麵上已經是你兄弟的子子孫孫那一代。“ -木有文化- 給 木有文化 發送悄悄話 木有文化 的博客首頁 (141 bytes) () 01/04/2024 postreply 21:06:49

無所謂了。哎你說陶三是不是飛回來的我就看有問題。很可能問題就在這裏我說那鬱悶了幾十年 -donau- 給 donau 發送悄悄話 donau 的博客首頁 (0 bytes) () 01/04/2024 postreply 21:57:25

什麽是以光速(或任何接近光速的“速度”)飛行? -零不是數- 給 零不是數 發送悄悄話 零不是數 的博客首頁 (415 bytes) () 01/05/2024 postreply 06:25:25

以地麵為參照係因為比較的是和地麵的時間 -donau- 給 donau 發送悄悄話 donau 的博客首頁 (179 bytes) () 01/05/2024 postreply 10:25:53

以地麵(還是把地球看成個點?)為參照係,那個繞地球旋轉的旅行者是靜止(距離不變)還是光速運動呢? -零不是數- 給 零不是數 發送悄悄話 零不是數 的博客首頁 (30 bytes) () 01/05/2024 postreply 13:23:18

宇宙之事,才下眉頭,又上心頭。今宵酒醒何處?donau岸,相對時空。改日另起一貼,放肆發散。 -來罘- 給 來罘 發送悄悄話 來罘 的博客首頁 (0 bytes) () 01/05/2024 postreply 10:20:33

“時空是彎曲的,光線不是”? 光線能折射。 -天乙貴人- 給 天乙貴人 發送悄悄話 (0 bytes) () 01/06/2024 postreply 18:05:11

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