重力是什麼(上)︰牛頓對決馬克斯威爾,愛因斯坦解決難題

重力是什麼(上)︰牛頓對決馬克斯威爾,愛因斯坦解決難題
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我們想讓你知道的是

愛因斯坦告訴我們,我們對於時間的常識有誤,馬克斯威爾是正確的,錯的是牛頓。

這就導致了一個驚人的結論︰「同時」這個概念並非絕對,兩件事情的發生次序,與觀測者的運動狀態有關!換句話說,時間是相對的。

意識到時間並非絕對的愛因斯坦,在1905年發表了一篇題為〈論動體的電動力學〉的論文。他在論文中以不同運動狀態觀察法拉第電磁感生效應,推導出狹義相對論的參考系變換公式︰

xt

為簡化表達式,我們設 S' 沿 x 軸方向運動。狹義相對論的所有結論都可以由這裡開始推導出來,我們稱之為勞倫茲轉換。

速率 = 距離/時間。三個變數,如果其中一個不變而另一個改變,那麼第三個變數也就必須改變。常識說時間是絕對的,如果光線走過的距離改變,其速率也會改變。愛因斯坦指出時間並非絕對,光速才是。時間的改變補償了距離的改變,使光速永遠不變。

原來,我們對於時間的常識有誤;原來,馬克斯威爾是正確的,錯的是牛頓;原來,光線能夠在真空中傳播,並不需要以太。就是這篇論文,再加上愛因斯坦同年發表的另一篇論文〈一個物體的慣性依賴於它所包含的能量嗎?〉推導出史上最著名的公式 E = mc2,狹義相對論從此取代牛頓的絕對時空觀。

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核稿編輯︰王陽翎