科学家破解“潜水艇悖论”(图)

http://www.sina.com.cn 2003年08月06日10:00 南方都市报

科学家破解“潜水艇悖论”　　接近光速行进的潜艇最终将沉入水底

　　本报综合报道　一艘以接近光速行进的潜水艇，它究竟是会浮在海里还是会最后沉下去？这是一个悖论，是由爱因斯坦相对论引出的著名的“潜水艇悖论”。巴西圣保罗州立大学的科学家马察斯最近宣布彻底破解了这个悖论。他在新一期美国《物理评论Ｄ》杂志上发表的研究结论认为，那艘潜水艇最终将沉入水底。

　　根据爱因斯坦的相对论，物体的长度在运动方向上会产生收缩。举例来说，一列以近光速行驶的火车，在站台上静止的观察者眼中会变短；而在火车上的乘客看来，以接近光速后退着的站台却收缩了。

　　“潜水艇悖论”指的是这样一种理论假想情况：首先假设一艘完全浸没在海中的潜水艇，在相对海水静止时能不升不降地正好保持平衡，然后再假设它在与海面平行的方向上以接近光速行进。基于物体长度会在运动方向上收缩的相对论效应，在海面固定船只上相对海水静止的观察者看来，潜水艇本身会收缩，密度会变大，并最终下沉。但潜水艇上的船员们看到的却是飞速向后的海水在收缩，密度在变大，他们会得出结论认为，由于海水密度变大后产生更大浮力，潜艇将漂浮而上。按照相对论，两种看法似乎都没有错，潜艇到底是沉或浮的悖论由此而生。

　　马察斯指出，“潜水艇悖论”之所以让人迷惑，是因为提出这个悖论时没有考虑海水重力场对潜艇的作用。在不同参照系下，相对海水静止的观察者和潜艇船员所处的重力场并不相同。他通过严密的数学推理发现，从潜艇船员的角度来看，潜艇以接近光速运动过程中受到的有效重力，实际上也比潜艇相对海水静止时要大。这一重力将超过由于海水密度变大而产生的浮力，最终导致潜艇下沉。“潜水艇悖论”从一个侧面展示了相对论的神奇。正如马察斯在论文中指出的，虽然爱因斯坦相对论提出已近100年，但到目前为止，它“居然仍有本事给我们制造惊奇”。（玟）

　　图：

　　潜艇接近光速运动时受到的重力比潜艇相对海水静止时要大。这一重力将超过由于海水密度变大而产生的浮力，最终导致潜艇下沉。

【推荐】【大中小字】【打印】【关闭】

　　笑话段子、整蛊短语精彩无限难以形容的开心感觉
　　新浪邮箱雄踞市场第一真诚回馈用户全面扩容
　　新概念英语口语出国考试考研暑期限时优惠
　　无数人梦寐以求的境界，亲密接触，激烈搏杀，包你爽上“天堂”