“光速潜艇”一定下沉 | ||||
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http://www.sina.com.cn 2003年08月13日11:23 国际先驱导报 | ||||
根据爱因斯坦的相对论,从静止观察者的角度看,接近于光速运动的物体会发生缩短效应;但从如此高速运动的物体角度看,发生缩短效应的却是那静止的观察者。因为运动是相对的,从运动的物体上看,观察者是在接近光速地倒退。 可是,假如以这种概念分析正处于水面之下一点点、光速运动的潜艇就会得出一个悖论。站在某只锚定的船上,观察者将看到那艘潜艇在下沉,因为它的所有维度同时缩短,从 从相对性的角度看,这两个对立的观察点同样有效。那么,潜艇究竟会沉下去,还是浮上来? 巴西国立圣保罗大学的物理学家乔治·马察斯最近撰文分析此问题得出结论:潜艇会下沉。他利用了广义相对论把可弯曲时空的引力对不同参考系的影响也考虑进来,认为尽管从潜艇艇员的角度看,水的密度会增大,但他们同样会感受到引力增大,其幅度大于水密度增大导致的浮力增加值,从而产生一种纯向下的力,潜艇由此下沉。 这种解释说来并不是第一个。1989年,美国物理学家詹姆斯·萨普利就运用爱因斯坦较早提出的狭义相对论来阐释这一问题,他阐明了接近光速的运动会如何扭曲空间,但和广义相对论不同,狭义相对论的论断中并没有包括引力可弯曲空间的效应。萨普利当年也得出结论说潜艇会下沉,但他是相当主观地把引力这个因素加进去的。他说,潜艇会在加速运动中下沉,这是因为相对性扭曲了海底的形状,把潜艇下的海底往上抬。 马察斯的新解释就不需要这种主观的推断了。他还认为,同样的计算也许可以用于帮助解决其他科学上的疑难问题,例如分析描述封闭系统中的熵(无序度)必定越来越大的热力学第二定律是否在黑洞周围还成立。(晓耘)
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