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18 Feb

相對論

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相對論可以很簡單,條件是你需要一點想像力。

物理學中比較難理解的是光速不變論,就是光速在任何情況下測量都是一樣的。即使你乘著一臺飛行速度是光速的一半的火箭飛行,所測的光速還是一樣每秒30萬公里。

這是怎樣的一個情況呢?有個叫羅倫斯(Lolentz)提出了物體向移動方向的長度會隨速度的增加而變短。例如一把尺以高速移動,那這把尺在我們的眼中會變得比較短。而由于尺以高速度移動,光速相對于尺來說就變慢。以較短的尺來量較慢的光速,所測的光速就不變了。這有一點牽強附會,可是倒能讓一部分的人安心。

愛因斯坦的相對論則以另外一個角度來解釋。在相對論中,物體不會變短。速度的定義是距離除以時間,既然距離(物體)不會變短,唯一能讓光速不變的只有當時間變慢。

對,在相對論中時間不是一成不變的。人造衛星上的時鐘比陸地上的時鐘來得慢,那是因為人造衛星以比地球快得多的速度運行。這也是為甚麼人類會提出以高速火箭向太空旋轉一圈回來地球就能到未來的可能性。火箭上的太空人相對于地球上的人會比較慢老。速度夠快的話,太空人一年的旅行在地球年份來說可能就過了幾百年。

很可惜,人類的科技還開發不出這樣速度的太空船。所以這個理論還處于紙上談兵的階段。

再者,在這個理論下,人類只能去到未來,而不能回到過去,因為時間是單向的。

回到往過必須利用另外一個理論,量子論。更精確來說是量子論中所預測的“蟲洞”。

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  1. drkhtang
    February 19th, 2009 at 14:58 | #1

    補充一點。衛星上還是有裝一個小型的推進器,用來補助或微調角度。衛星的角度會因為月亮與太陽的引力而有所改變,再加上衛星飛行所在的高度不全然沒有空氣。一丁點的空氣摩擦力最終還是會消耗掉衛星的飛行前進動力。在這些情況下微調就能延長衛星在軌道的時間。根據牛頓定律,它所需要的動力是非常小的,因為它幾乎處于無重力狀態。

    推進器的動力一般都是化學動力。所以有爆炸的危險。

  2. drkhtang
    February 19th, 2009 at 11:21 | #2

    Yes, the clock brought down from the satellite will show slightly lagging time than the one on earth. That’s why the time-travel is possible in theory.

  3. Ah Hong
    February 19th, 2009 at 10:28 | #3

    shiam,
    U need a lot of power (using rocket/space shuttle) to send the satellite to sky. Need to achieve Escape velocity of 11.186 km/s or abt 4 times faster than speeding bullet to break away from earth’s gravity force.
    However once Satellite is in its outer space orbit, it becomes “weightless” and will continue travelling at high velocity without external force.
    Most satellite has “wings” to collect solar power to provide the power to communication equiplement or correction of the orbit if needed.

  4. Ah Hong
    February 19th, 2009 at 10:04 | #4

    Imagine I prepare two perfectly synchronous atomic clocks. one put on earth and the other one put in satellite & send to sky.
    I understand the clock in Satellite will appeared to be slow down relative to the clock or observer on earth.

    However, after say few months or a year. If I bring down the satellite & compare the two clocks on earth. Will it actually indicate a different time?

  5. shiam
    February 19th, 2009 at 08:58 | #5

    有一點我感到很疑惑
    人用什麼能量去讓衛星進行時速幾萬公里的飛行呢?
    又如何補充能量?

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