《淺談相對論》是2012年發表於《中國科技縱橫》23期的一篇學術文章，作者李源。
基本介紹
- 中文名：淺談相對論
- 外文名：Brief Discussion of Relativity
- 時間：2012年
- 作者：李源
愛因斯坦提出相對論原理已經快一個世紀了。它的這一理論曾被當時很多人認為純粹是一種怪誕的異想，而現在早已成為現代物理學的奠基石。就想沒有分子和原子的概念，現代物理學不能存在一樣，沒有相對論，現代物理學也不能存在。沒有相對論，大量的物理現象將不可能得到解釋。粒子加速器的設計和原子反應的計算，都是建立在相對論的基礎上的。相對論的建立是現代物理學最偉大的成就之一。
但是遺憾的是，相對論的原理除了少數專業人員，卻很少有人知道，特別是對我們的中小學生讀者，這一理論則顯得格外艱深。
我們希望我們正在刊登的這個系列文章能夠簡明而通俗地向少年讀者介紹有關相對論的一些基本原理。也希望讀者不要認為相對論就是主張世界上一切物體都是相對的。相反，讀者肯定會發現，象任何其它正確的物理學理論一樣，相對論告訴我們，客觀真理是不以任何人的一致和趣味轉移的。當擺脫了一切關於空間、時間和質量的陳舊觀念之後，我們就會對世界的真正本質有更加深入的洞察和理解。
我們常見的相對現象
是左還是右
我們都知道，天安門城樓前面是一個大大的廣場，假如有人問你：天安門是位於廣場的哪一邊——左邊還是右邊？你很難馬上回答好這個問題。
如果你面朝東方，那么，天安門是在左邊；但是，如果你面朝西方，天安門是在右邊；而如果你面朝南方或者北方，則天安門既不在左邊也不在右邊。也就是說，在回答這個問題之前，你必須明確一個相對的方向。
說一條河流的右岸，這個說法是正確的。因為這是由河流水流的方向來決定的。同樣，我們可以說，汽車沿公路右邊行駛。因為車輛的來往可以表示一個相對的方向。
因此，“左”和“右”是一個相對的概念。而且只有在一個特定的方向作為根據的情況下，這一對概念才有意義。
現在是白天還是黑夜
對於這個問題的回答只能以地點或者位置而言。當北京是白天時，而紐約卻是黑夜，這是毫無異議的。僅僅說白天或者黑夜就是相對的概念，因為不指出具體的地點，你是不能回答這個問題的。
相對的現象看來似乎是絕對的
當我們觀察某一物體時，如果稍微改變觀察點，角度也就隨之產生相應的改變。由於這種情況，角度法常被用於天文學。星圖表明星球之間的角距，即從地球上觀察其它星球之間的距離時的角度。無論我們處於地球上的任何位置和任何不同的觀察點，我們觀察到其它星球之間總是處於同樣的距離，這是由於我們與這些星球之間有著極大的、甚至是難以想像的距離。同如此巨大的距離相比，我們地球上從一點到另一點移動的距離就顯得微不足道了，因而我們就很容易忽視它。在這種情況下，這些不同的角距就會被認為是絕對的。如果我們將觀察點所處的範圍擴大到像地球繞太陽旋轉的軌道這樣大的空間，那么從不同的觀察點所觀察到的結果，其變化就相當可觀了。但是，這一變化還不是非常顯著的。如果我們把觀察點移到另一個星球上，比如說，移到天郎星上，情景就會徹底改變。這時所觀察的角度都將和原來的觀察角度絕然不同了。而且我們還會發現，那些遠離我們的星球之間的距離，有些比我們從地球上觀測道德它們之間的距離近了，而有些星球之間的距離則更遠了。
絕對的現象實際上卻是相對的
我們常說“上”和“下”。那么，這兩個概念是絕對的還是相對的呢？不同的時代，人們對這一問題會給以不同的回答。當人類還處在不知道我們的地球是圓的，而把他構想為一個扁平的鍋餅似的東西的時代，垂直方向被認為是一個絕對的概念。那時人們構想，在地球表面的任何一點上，垂直方向總是相同的，因而也就把“上”和“下”說成是絕對的是很自然的事了。
後來，當人們發現地球是圓的，於是“垂直是絕對的”這一概念也就自行淘汰了。
的確，由於地球是圓的，垂直線的方向實質上是由這條垂直線通過的地球表面某一點的位置而定。處於地球的不同點，垂直方向也將不同。
自然，“上”和“下”這兩個概念因此而失去任何絕對意義。
任何一句話都有意義嗎？
顯然不是這樣。即使我們以嚴格的語法規則將幾個詞組合起來，這種組合的結果也可能是毫無意義的。例如：“水是三角形的”這一句話根本是荒繆的。但是，不是所有的荒謬都是顯而易見的，情況往往是這樣：一種初看起來很有道理的說法，經過仔細研究之後，就會發現是錯誤的。
違背“常識”
上面談的情況今天對我們來說已是十分明顯的，根本不會有任何懷疑。儘管如此，我們由歷史得知，人類並不是很容易就認識到“上”和“下”的相對性。如果人們對日常生活中經歷的相對現象沒有明確的認識，就很容易將某些純粹主觀的感覺，認為是普遍真理或一般規律（關於“左”和“右”的關係就是這樣）。
讓我們再回顧一下歷史。反對地球是圓的這一事實的某些謬論，是從中世紀流傳下來的。那時有人提出這樣的質疑：如果說地球是圓的，人們怎么能倒著身體走路呢？
這種說法顯然是成錯誤的，因為他忽略了垂直方向的相對性，而垂直方向的相對性是基於地球是圓的這一客觀真理。
如果我們認識不到垂直方向的相對性，而把它看作是絕對的，那么，在北京的人就會認為在紐約的人都是倒身體走路的；同樣，在紐約的人也會認為在北京的人也是倒著身體走路的。這樣說是毫不矛盾的；因為垂直方向實際上並不是絕對的概念，而是相對的概念。只有我們涉及到地球表面上相距相當遠的兩點時，如北京和紐約兩地，我們才會感到垂直方向的相對性的真正意義。另一方面，如果我們把相隔很近的兩點（比如北京的兩幢房子）加以考慮的話，我們就有理由說，所有同著兩幢房子分別垂直的線是相互平行的。在這種情況下，垂直就是絕對的了。上述情況表明，在我們地球上，只有當涉及到整個地球表面積這么大的區域時，使用絕對垂直著一概念，才會導致荒謬和矛盾。
上述情況的討論結果又表明，我們在日常生活中使用的很多概念都是相對的。這些理論子也表明，只有我們規定出具體的觀察條件，這些概念才有意義。
