打字猴:1.70094126e+09
1700941260 假定地球藐视“裁缝”而沿直线轨道运行,那将在衣服上造成可怕的皱纹。因为皱纹与空洞的空间的法则不一致,所以在起皱纹的地方必然存在某种事物。这个“某种事物”无须是严格意义上的物质,爱因斯坦法则所指的“事物”,能够占据空间以便空间在感觉上不是空洞的,包括质量(或与其相当的能量)、动量及应力(压力或张力)。对于这种情形,皱纹可能相当于应力,这是足够合理的。如果保持现状,那么地球必然要遵循它固有的弯曲轨道。但是如果在太阳和地球之间施加某种应力或压力,那么地球可能沿着另外的轨道。实际上,如果我们观察到一个以直线轨道冲出去的星球,那么牛顿派和爱因斯坦派的学者同样都可以推定那里存在着引起这种行为的应力。确实,因果关系显然变颠倒了。依据我们的理论,应力看来像是沿着错误轨道的星球引起的,但我们常常假定,星球之所以沿着错误的轨道是因为它受到应力作用的缘故,但那是在初等物理学上极为常见的无害事件。原因与结果之间的区别决定于时间之矢,只有考虑到熵才能够确定。我们不必过于关注在基本法则探讨中所引发的因果关系的意见,无论高兴与否,这些意见只是对世界颠倒的设想。
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1700941262 虽然我们在这里还仅仅处于爱因斯坦普遍理论的开端,但我无须在这个专业主题上再过多深入了,本章的其余部分将用于说明更为基础的要点。
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1700941267 物理世界的本质 [:1700940213]
1700941268 物理世界的本质 加速度的相对性
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1700941270 本章的讨论立足于加速度的相对性,相对于普通的观察者,苹果的加速度为32英尺/平方秒,但相对于升降机中的人相对加速度为零。依照所使用的体系,我们赋予苹果以不同的加速度,但是并未特别提到上述任何一个加速度而将其标上“真”或绝对的加速度。为此,这导致弃置牛顿观点,原因在于牛顿特别提出32英尺/平方秒作为真加速度,并且针对这个特定的强度创造了一个干扰作用里。
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1700941272 考虑(我想)最初由莱纳德提出的反对观点会受启发,火车以每小时60英里的速度通过车站,因为速度是相对的,所以不管我们说火车以每小时60英里的速度通过车站,或者车站以每小时60英里的速度通过火车也好,都无关紧要。现在假定,在铁路上发生了有时会出现的事故,几秒钟之内运动要变成静止,这样将会有速度的变化或加速度的变化——加速度也包含着减速的意思。如果加速度是相对的,那么将其描述为火车的加速度(与车站相对)或车站的加速度(与火车相对)都相同。那么为什么火车中的人会受伤害,而车站上的人不会受到伤害?
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1700941274 我的一名听众向我提出差不多相同的论点:“你必定发现在剑桥及爱丁堡之间的旅行非常乏味,如果你旅行到爱丁堡,我能够了解你的疲累,但是,如果爱丁堡向你走来为什么你会疲累呢?”答复是这样的:疲累产生于身处关闭的车厢以及九小时的颠簸,不管在这段时间内,是我向着爱丁堡运行也好,或是爱丁堡向着我运行也好,都没什么不同,运动并不会使任何人疲劳。把地球作为我们的运输工具,我们绕着太阳每秒钟运行20英里,太阳载着我们以每秒12英里的速度通过银河系,银河系载着我们在螺旋星云中以每秒250英里的速度运行,而螺旋星云又……如果运动能够使我们疲劳,我们早就疲劳而死。
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1700941276 同样地,运动的变化或加速度并不伤害任何人,即便(根据牛顿派的见解)它是绝对的加速度,即使我们的地球绕着太阳弯曲运动,我们也感觉不到运动的变化。当铁路列车转弯时,我们会感到某种变化,但我们所感觉的并非运动的变化,也不是任何经常伴随运动而变化的事物,它对于列车的弯曲轨道是个意外,而不是对于地球的弯曲轨道是个意外。铁道事故损害的原因容易追寻,有物体打到了列车,即是说,列车被庞大的分子群轰击着,而轰击沿着全列车广为传播。原因是明显的——是总体的、是物质的、是绝对的,不管它的参考系是什么,每个人都意识到原因出在列车上而不是出在车站。除损害乘客外,这个原因也产生了列车和车站之间的相对加速度——该加速效应也可同样地由分子对车站的轰击而产生,尽管在此处并非如此。
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1700941278 富于批判精神的读者可能将持续反对:“当你们说对列车的分子轰击能够产生一个车站的加速度——实际上是地球以及宇宙其他部分的加速度的话的时候,你们不是在诡辩吗?如果把它放平稳下来,相对加速度是具有两个端点一个关系。起初,我们看来好像对我们将能够把握的一端有了选择,但是对这一情形,因果关系(分子的冲击)显然指出了应该把握的正确的一端,而当你们坚持有握着另外一端的自由时,你们只不过是转着圈子诡辩而已。”
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1700941280 如果谬误在于把握着加速度关系的错误一端,那么它已经进入我们现时的言辞和思想了,你们的建议实际上比爱因斯坦所倡导的任何理论更具革命性。我们来考察下落石头的问题,该问题里相对加速度为32英尺/平方秒——或我们本身相对于石头的加速度或石头相对于我们自身的加速度。我们必须选择关系的哪一端?是分子轰击所指示的那一端吗?好吧,石头是不受轰击的,它是在真空中自由降落的,但是我们受到我们所站立的大地的分子的轰击。因此有加速度的是我们,石头加速度为零,与在升降机中的人相同。你们的建议把升降机中的人的体系作为唯一合理的体系,我只不过承认它是与我们自身习惯的体系是平等的。
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1700941282 你们的建议将接受醉汉有关“铺路石升起来并打击他”的证言,而驳回警察把这个偶然事件视为“只不过是转着圈子诡辩”的解释。真实发生的事,是铺路石以持续增加的速度通过空间追赶着醉汉,把他推到石头的前面以使他们保持相同的相对位置。此后,醉汉在一个不幸的摇摆后身体轴心动摇了,他未能充分增加他的速度,结果铺路石追及他并与他的头接触到了。请注意,那是你们的建议,或者毋宁说我擅权强加给你们的建议,因为那是反对相对论的非常普通的感情结果。爱因斯坦的立场是,虽然如此看待这个意外事件是十分合法的方式,但警察所给出更普通的解释也是合法的,爱因斯坦就像一个善良的法官一样尽力调和这两种说法。
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1700941287 物理世界的本质 [:1700940214]
1700941288 物理世界的本质 时间几何学
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1700941290 爱因斯坦的重力法则控制着几何量——弯曲,与此相反,牛顿法则控制着力学量——力,为理解在相对论中世界几何化的起源,我们必须回过头来看一些东西。
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1700941292 处理空间性质的科学叫作几何学,迄今,几何学在它的领域内都未包含时间。但是到了现在,时间和空间相互连接如此紧密,因此必须要有一门科学——有些扩展了的几何学来包括它们两个。三维空间仅是沿四维空间—时间切开的一个断面,而且是不同观察者沿不同方向所切割的断面。我们肯定不能主张,沿一个特别方向切开的断面的研究是几何学的合适主题,对略有差异的断面的研究是属于一个完全不同的科学,由此世界的几何学如今包含时间以及空间。让我们来考察时间几何学。
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1700941294 你们可能还记得,虽然空间和时间是混合的,但在两个事件的空间关系和时间关系之间有一个绝对的区别。三个事件将形成一个空间三角形,如果三条边相应于空间关系——即如果三个事件之间相对而言绝对在他处的话。这应该是一个瞬间空间三角形,一个持续的三角形是一种四维棱柱。
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1700941296 三个事件将形成一个时间三角形,如果三条边相应于时间关系——即如果三个事件是绝对的或先或后的话(有可能构造混合三角形:两条边为时间关系,一条边是空间关系,反之亦然)。空间三角形一个著名的法则是任意两条边的和大于第三边,对于时间三角形也有一个类似的法则,不过意义迥然不同,即三条边中的两条边(不是任意的两条边)之和要小于第三条边。要画这样一个三角形很困难,但那却是实际的事实。
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1700941298 我们十分相信,我们掌握了这些几何学命题的精确含义。首先考察空间三角形,这个命题是关于三角形边的长度的,不由得使我回忆起我与两个学生讨论如何测量长度(第二章相对性中之相对量及绝对量一项)时所想象的讨论。好在现在没有不清楚的地方,因为三个时间的三角形确定了世界的一个平面断面,而且也仅在此情形下三角形是纯粹的空间。该命题便可如此表示:
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1700941300 如果你们用尺子测量从A到B、从B到C,那么所得到的读数之和大于用尺子测量从A到C所获得的读数。
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1700941302 对于时间三角形,必须采用一个能测时间的仪器来测量,那么命题可如此表示:
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1700941304 如果你们用时钟测量从A到B、从B到C,那么所得到的读数之和小于用时钟测量从A到C所获得的读数。
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1700941306 为了用时钟测量从事件A到事件B,你必须调整时钟,类似调整尺子使之沿着AB线。这类似的调整是什么?无论对哪种情形,目的都是使A和B两者与尺子或时钟直接相邻。对时钟而言,调整意味着在经历过事件A之后,它必须以合适的速度运动以便恰在事件B发生的瞬间到达B的位置,因此时钟的速度是被规定了的。还有一点应该注意,用尺子从A量到B以后,可以把尺子反转从B量到A,所得到的结果相同。但是你们不能使时钟掉头,即不能沿时间往回走,这很重要,因为它决定着哪两边小于第三边。如果你们选择了错误的一对边,那么时间命题的阐述就涉及一种不可能的测量而变得毫无意义。
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1700941308 你们还记得那个旅行到辽远的星球,但返回时依然古怪年轻的旅行者(第三章时间中之英国天文台台长之时间一节)吧。他是一架测量时间三角形两条边的时钟,他记录的时间比待在家里的观察者所记录的时间要短,而观察者就是一架测量第三条边的时钟。需要我为称呼他为时钟辩解吗?我们所有人都是时钟,我们的面容表示着过去的时间,这种对比不过是一个关于时间三角形几何学命题的例子(反过来,它是爱因斯坦的最长轨道法则的一个特别例子)。有关结果在普通力学上非常好理解,根据业已讨论并由实验证实的法则,旅行者体内的所有粒子由于他的高速度之故而增加质量,这使得粒子们更加迟缓,如果按照地球上的计时法,旅行者生活的就更缓慢了。然而,结果合理,也是能够解释的这个事实,并无碍于其作为时间几何学命题时较低的真实度。
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