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1.4 船上的相对论

如果有一艘匀速运动着的船,有两个人在这艘船甲板底下的大房间里。这两个人能一下子就判断出船是处于运动状态还是静止状态吗?答案是不能。如果在这样的房间里向船头跳也不会比向船尾跳得更远些。虽然这艘船是在高速前行中,跳出的距离还是与在平地上跳出的距离一样。如果这两个人中的一个将手中的东西向另一个掷去,所花的力气也并不因为是从船头向船尾抛掷而比从船尾向船头抛掷小……

上面的这段就是引自伽利略关于经典相对论的著作(这本书曾险些将他送上宗教裁判所的火堆)。

我们再来假设一种情况。一艘匀速直线行驶的船上,两个决斗的人在甲板上用枪瞄准对方(图1-2)。他们丝毫不用担心“运动”会带来公平问题。面向船尾的人射出的子弹虽然与船行的方向相反,但子弹的目标是向它迎面驶来的,正好弥补了子弹减少的速度。从船尾射出的子弹速度虽因与船行方向相同而较快,但子弹的目标正在离开子弹,这就平衡了它的速度。也就是说,这两个人在运行的船上决斗的结果与在地面上是一样的。

上面这些在船上模拟的情况其实都遵循了经典相对论的原理:无论它是在跟地面相对做着匀速直线运动还是静止不动,都不会影响在体系里进行的运动的特性。

图1-2 谁的子弹先射到对方身上 s87vL3ZsWX7TY7JRW3yzj1NBCjDjPgVC4XxKMBfAaIksZ6BjPclsNgVUUTC7jW4I

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