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日期:2014-12-14 18:08:06
質量與能量
要回答上面的問題,讓我們首先設計一個思想實驗,把宏觀低速的牛頓王國與微觀高速的愛因斯坦時空聯絡起來,看看會產生怎樣奇妙的結果。
如圖,左邊是一塊固定不動的鋼板,在與其相距1000米處有一把手槍,扣動扳機,子『彈』將以固定的速率沿水平方向飛行,直至嵌入或擊穿鋼板。現假設子『彈』的速率為1000米/秒,那麼在相對靜止的旁觀者眼中,扣動扳機1秒之後,子『彈』將觸到鋼板表層。根據牛頓定律,鋼板受到衝擊的強弱取決於子『彈』的動量p,動量越大,子『彈』嵌入越深,當動量達到一定程度,子『彈』將穿透擋板繼續前行。
以上是我們再熟悉不過的宏觀場景,現在,輪到聽命於愛因斯坦的微型飛船 “δ子號”登場了。假設δ子的γ因子恆定為100,令其沿著垂直於彈道的方向勻速向紙面下方狂奔。當δ子掠過機槍時,子『彈』剛好射出;前文專門強調過:運動物體周圍的空間只在平行於運動的方向上發生收縮,因此,對於垂直於δ子飛行軌跡的子『彈』來說,它在脫離槍膛時距離鋼板依然是1000米。但同時,γ因子的另一種魔力——延緩時間——卻在悄悄發揮著效用。
當週圍的一切——鋼板、手槍、子『彈』——都以接近光速的速率v從δ子身旁一閃而過時,變身為“延緩因子”的γ忽然將時間的腳步放慢了:在γ看來,子『彈』不再飛行1秒就到達鋼板,而是飛行了1*γ=1*100=100秒!而子『彈』的飛行長度依然是1000米,所以,其水平速率也不再是1000米/秒,而減慢到了10米/秒——這相當於人類短跑冠軍的衝刺速率——你能想象當冠軍奔到終點時在他面前放置一塊硬質鋼板,他的衝擊力足以讓自己陷進鋼板中嗎?10米/秒的速率想要鑽穿鋼板是遠遠不夠的。
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