Fw: [問卦] 有沒有愛因斯坦強到不像話的卦?

看板ScienceNote作者 (水精靈)時間2年前 (2021/07/03 22:47), 編輯推噓2(2推 0噓 0→)
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※ [本文轉錄自 Gossiping 看板 #1WtpZ6fi ] 作者: jfsu (水精靈) 標題: Re: [問卦] 有沒有愛因斯坦強到不像話的卦? 時間: Sat Jul 3 00:03:12 2021 引述《ian1107 (高雄喬許哈奈特)》之銘言： : 物理領域神人 阿爾伯特˙愛因斯坦 : 在當時科技尚未成熟，人類未登月、太空望遠鏡也還沒發射 : 就創立許多不可撼動 難以超越的理論 : 如 狹義/廣義 相對論、E = mc2、波粒二象性、宇宙學 …… 等等 : 深深影響著後世的科學 : 有沒有 愛因斯坦強到不像話的卦? : 0.0 愛因斯坦一些偉大的發現是在1902年到1909年，也是他在在專利局工作的7年，可說是 他一生中最愉快並取得驚人的科學成就的時期。他在1905年這短短的一年內，發表了 四篇在物理領域中開創性的論文，改變了物理學的發展，人們稱這一年是愛因斯坦 的「奇蹟年」。 首先是在3月，發表了「光電效應」的論文，提出「光量子」，因此獲得1921年諾貝爾獎 。5月，完成關於布朗運動的論文，解釋微小分子隨機運動的現象；6月，發表了 《論動體的電動力學》，提出了狹義相對論基本原理。為了總結這個理論，9月， 提出質量與能量的等價概念，並導出了全世界最著名的方程式E=MC^2。 當時愛因斯坦才26歲(試問大家在26時在做甚麼呢？)，很難想像一個在專利局辦公室 的小職員竟然能有如此驚人的成就，也只有牛頓可以與他相比。 自他16歲開始，他經常問自己一個問題：「要是你追上一束光線，會花生省魔術？」 他花了10年的時間來思考這個問題，並研究了光在「以太」中的傳播，最後得出結論： 「牛頓的『絕對時間』與『絕對空間』是錯的！」 因為根據牛頓的理論，光速就是光速，沒有什麼特別，要超越光速絕對辦得到。只要 你跑得跟光一樣快，光在你眼前看起來就是凍結在時間中一串靜止的波。不過， 並沒有人看過光完全靜止的狀態，因此，牛頓的理論在此是說不通的。 愛因斯坦更在電磁大師馬克士威的理論中發現，光速是一個定值，不管你跑得多快， 光永遠以相同的速度前進。因此他認為，時間的同時性都是相對於某個參考系而來， 絕對的「同時」是不存在的，即「相對性原理(Principle of relativity)」。 從這樣一個超越牛頓理論的時空觀點出發，經由複雜的數學推導和運算，愛因斯坦 得出了狹義相對論（Special Relativity）結論。舉例來說，一艘在加速前進的太 空船內，時間的流動會隨著速度變快而變慢，同時，船內的空間也會遭到壓縮。 換句話說，一把尺會因為你移動的速度改變而改變；又或是，想像你站在地球上、 透過望遠鏡看到太空船內部，你會發現，裡頭的時間變慢了，船員的行動變得跟 烏龜一樣緩慢，身體也變得跟扁魚一樣扁平。 如果可以的話，要是太空船以光速前進，內部的時間將會停止、太空船會一直壓扁到 消失不見，質量則會膨脹到無限大！ 你會想說，夭壽喂～這種情況怎麼會花生？？！！是啊，也就是如此，愛因斯坦才說 要突破光障(light barrier)是不可能的！如同二次元宅宅與三次元現充總是存在不可 交流的次元之壁一樣。 物體移動越快，重量越重，表示移動的能量轉換成質量，你可以透過E=MC^2來知道 有多少能量轉換成質量。這個關於質能等價性原理，日後成為研究原子彈的理論基礎。 至此，愛因斯坦自少年時期的疑問終於獲得解答： 「不論你跑得多快，光永遠會以同樣的速度離開你。」 然而，愛因斯坦並沒有滿足現況，他知道狹義相對論只適用特定案例，即向一個方向 等速運動的物體，可是現實世界卻是加速度運動，也就是說，他想要擴展這個理論 可以適用所有的情況，包括無處不在的力量─重力！ 他決定挑戰已有數百年歷史的牛頓萬有引力定律，這項工作極為艱鉅，連他的朋友 德國物理學家、量子理論的創始者普朗克（Max Planck）說：「身為你的朋友， 又比你年長幾歲，我必須勸你放棄。首先，你不會成功；即使你成功了，也不會 有人鳥你。」 但這些勸退的聲音並沒有讓愛因斯坦停下腳步，反而讓他更投入破解重力之謎。 開局選最難，但自帶主角光環跟幸運S的他，如同狹義相對論是受到一個兒時的問題 的啟發，他再一次地做了一個白日夢(X)、思想實驗(O)來解決這個難題。 「當你搭乘電梯時，如果纜繩斷了，會花生省魔術？」答案絕不是趕快直播或打卡； 現實情況是，你會和電梯以相同的速度落下而感覺處在無重力狀態；即便你和電梯 是在地球的重力場內加速落下，但兩者的加速度是一樣的。 反過來想，當一個人處在加速度上升的電梯中，則會感受到有一股力量在拉著。 1907年，愛因斯坦在其發表的論文中提到：「處在重力場所受到的引力與一個物體 在加速度運動所受到的慣性是完全一樣的。」這個簡單的論點被稱為「等效原理」 （equivalence principle），是廣義相對論(General Relativity)的基礎。 1916年，愛因斯坦提出了比狹義相對論更強大的武器：廣義相對論，換一個字， 當然差很多。根據廣義相對論，時空就像西索的念能力『伸縮自如的愛』一樣， 能縮能伸；在特定情況下，這塊布可以延伸得比光還快！狹義相對論只能適用於 局部地區，如太陽系；要是考慮整個宇宙，就必須改用廣義相對論！ 《狹義相對論》修正了牛頓運動定律中的「時間」與「空間」，而《廣義相對論》則是 對牛頓萬有引力（重力）定律的改造，讓「時間」、「空間」與「物質」三者產生關聯。 依據廣義相對論，萬有引力並不是真正的力，而是時空彎曲的表現，是由於質量存在 造成的。想像將一顆保齡球放在四邊都拉緊的床單上，保齡球的重量會讓床單產生凹陷。 此時，若將一顆彈珠扔到床單，彈珠將會沿著圓形(或是橢圓形)軌道繞行著保齡球。 以此類推，月球繞地球運行，是因為地球的存在造成空間彎曲。 國外示範影片: https://youtu.be/MTY1Kje0yLg
這也是重力波形成的原因，N年前，台北天文館也有放影片說明，大家可以回味一下 https://youtu.be/vNXJfDvNc2s
三分鐘搞懂重力波 我們之所以會站在地球上而不會被拋向外太空，並不是因為萬有引力，而是由於 地球在我們的周圍持續形成空間彎曲所致。萬有引力不再被科學家視為獨立的力， 而是空間的幾何學概念，在那個空間中，所有的物質都順著巨大質量造成的彎曲 沿短程線(geodesics，在彎曲空間中廣義的最短直線）前進。 為了驗證廣義相對論，愛因斯坦作出了3點神預測。首先是「水星近日點的進動」。 由於牛頓力學無法解釋這個現象，但通過廣義相對論的理論計算與說明，水星的進動 為每百年43秒，這與觀測值非常接近。 其次是「光的重力紅位移」，即光從強的引力場遠離時，光的頻譜會往紅色端移動。 這點也被天文觀測所證實。此外，由於太陽的存在，扭曲了從遙遠恆星傳來的星光， 造成約1.75角秒的偏折。1919年，英國天文學家愛丁頓透過日蝕攝影，驗證了這一 現象。這個最具有說服力的結果，頓時讓愛因斯坦和相對論成了家喻戶曉的名詞 ，人們將他與牛頓相提並論。 ref 1.科學少年 2.wiki 3.科學五千年 -- 對流血一週仍然不死的生物千萬不能大意……。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 114.137.252.114 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Gossiping/M.1625241798.A.A6C.html
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我只推次元之壁這句xP
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需要桑原來斬斷...
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一定是外星人
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很精彩的介紹！
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推推水精靈
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小補充：水星進動是每百年5600秒，牛頓理
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論預測為5557秒，這43秒的差異由廣義相對
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論給出了解釋
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水精靈推
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推 易懂的解說
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所以承太郎能夠暫停時間其實也是因
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為他速度跟光一樣快嗎？
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太精彩
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宇宙外面的世界是什麼
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我只看文字沒注意到原來是水精靈xD
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水精靈的文還沒爆？
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推優質好文
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水精靈文沒爆可見現在PTT網軍超多
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水精靈必推！八卦清流
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神奇的知識增加了
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先推
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推 你的文很好看欸讚讚
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推科普
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跟我想的一樣
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淺顯易懂，大推
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解釋的很好
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讚
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嗯
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先推...但我真的看不懂
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水精靈大大
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推優質好文
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看一半先滑上去看ID 以為是胡歌老
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公XD
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笑死 看到一半也想說底下會不會有老
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公醬汁
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跪著推
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感謝科普解說 解釋的很清楚
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推!真的很神
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ※ 轉錄者: jfsu (114.137.252.114 臺灣), 07/03/2021 22:47:50
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推水精靈
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