也談相對論

Yahoo奇摩知識+在去年(2005年)底舉辦「年度100大超難題」線上活動,其中百大難題中最多人熱絡討論的題目是「以光速前進時,照鏡子看的見自己嗎? 」,共吸引近200位網友上線回答與發表意見。

這勾起了我對相對論的回憶。

在唸小學之時,我閱讀家中購買的「科學文庫」,對於「相對論」有了初步的接觸。相對論當中的兩個最重要的因子是光速與時間。書中有個小故事,大意是說有個壞蛋打算炸掉一個車站,於是在一班列車上放置了一個定時炸彈,算準了時間,當列車進站時就會爆炸。

可是這班列車是以光速行駛前進,所以上面的時間會變慢,結果當列車抵達時,定時炸彈的計時器誤點了,所以沒爆炸。

「以光速前進時,照鏡子看得見自己嗎? 」則是當初愛因斯坦另外自己問自己的一個有名的問題。

一派的主張是看不見。理由是:光線從臉上出發,遇到鏡子再反射回來,需要兩倍時間,所以當你手上拿著鏡子,以光速前進時,鏡中影像是光速的1/2,自然看不到。

另一派的主張則完全相反,是可以看到,且與日常無異。理由是:光速是恆定的,在所有慣性座標中所觀察到:光在真空中的速度永遠不變,不受座標系影響。雖然你以光速前進,但不因觀察者(你)的相對運動而改變,所以並不會因光速前進而有什麼不同。(狹義相對論)

兩種說法都有道理,我都能接受,也同時都懷疑,畢竟這些都只是以理論推測,無法進行實驗,還不能算是科學。

很多人談相對論,大都圍繞在光速的主題上打轉,其實時間與空間的相對影響也很有意思。

有個很有名的公式是這樣說的:距離=速度 × 時間 ( D = V × T ),接受過基礎科學教育的人一定都知道這個公式,大家也經常在生活中應用。例如:台中到新竹是100公里,高速公路速限時速100公里,所以開車要1個小時才會到。(如果開時速200公里會到醫院)。

或是換個說法:以時速100公里的速度,車子開了半個小時,所行駛的距離達到50公里。

事實上這是在人類所處的三度空間中的思維,更高層次的空間未必是如此。

目前科學尚無法證實有其他更高層次的空間,只能推論既然有一、二、三度空間,則必定有四、五、六等等更高度的空間。

一度空間的代表是珊瑚,只在一個定點,沒有前後左右,也沒有上下。  

二度空間的代表是螞蟻,只有前後左右,但沒有上下。

三度空間就是人類及大多數生物所處的空間,有四面八方,有上下左右。

那麼四度空間呢?科學家描述的,和電影中幻想的四度空間,是一個扭曲的空間,同時有人在樓梯的上方與下方行走,沒有所謂的上與下區別。

在三度空間中,其實絕大多數的距離觀還是停留在二度空間的平面裡,畢竟人類不會飛行。即使是像上下樓這樣的上下距離,其實也是一個垂直的平面罷了。

如果問一個人,像下圖中A到B點最近的距離是什麼?

ab1

正常人的答案一定是〝直線〞。

ab2

如果從A點到B點之間以光速前進,速度接近無限大,時間就會接近無限小,已接近於0,所以:

D = V × T = ∞ × 0 = 0 ( 距離=速度 × 時間 = 無限大 × 0 = 0 )

雖然光速是 c = 3 × 108 m/s (3乘以10的8次方),談不上無限大,但是現今的科學還是暫時將之視為速度的極限。當速度無限大的時候,時間跟距離都會等於0,這時候有意思的事情就發生了:因為距離等於0,所以A點等於B點。

在原先的認知中,A點跟B點是不同的地方,換句話說,台北市怎麼會等於紐約市呢?但是當以極限的速度(光速)前進時,由上述的公式算出的結果確實是如此,也就是說,空間被扭曲了。請看下圖:

ab3

空間被扭曲的概念可以解釋為什麼神、佛、耶蘇等等這些存在於更高層次的「靈」可以無所不在。並不是衪們移動的速度驚人,而是對衪們的空間而言,人類的世界的任何地方都是同一個點。

既然速度無限大的時候,時間跟距離都會等於0,除了空間會扭曲,時間也會扭曲:今天就等於昨天,明天就等於今天,不再有所謂的過去、現在、未來,剎那即是永恆。所以愛因斯坦推斷人類可以進行時光旅行。

人類所處的三度空間,受到時間的影響甚鉅,而時間跟空間的關係是相互矛盾的。舉例說明:

在一個十字路口,10:10:30的時候第一部汽車直向而過,10:10:32的時候第二部汽車橫向而過,一點事都沒有。但如果10:10:30的時候兩台車同時到達,就出車禍了。也就是說,同一時間內,同一個空間不能存在兩個以上的物質。

科學家的推論是四度空間因為沒有時間因子,所以不會有這個問題。那更高層次的空間又如何呢?無法想像。佛經上有九重天的描述,不過我看不懂。

在人類突破音障之前,超音速被認為是不可能的一件事,但現在的飛機可以以音速的三倍飛行,相信將來人類可以以光速前進,屆時就可以一圓時光旅行的夢了。

但是反觀這麼多的物理限制:空氣阻力、動力來源、跟空氣磨擦的高溫、人體生物特性的承受能力…等等,秒速接近30萬公里的光速飛行有這麼單純嗎?外星人從幾萬光年,甚至幾十萬光年不知名的星系飛來地球,難道真的就是採用光速飛行?

我曾經看過一篇報導,說一個跟外星人有見過面的人表示,外星人不是用光速飛行這麼〝慢〞的方式進行星際巡航,而是用「重力場」去改變空間的結構,達到瞬間移動的目的。

「重力場」就是以特殊的能源產生極大的重力去壓迫空間,空間就會像上面的第三張圖一樣扭曲,最後兩個點就會重疊在一起。

聽起來雖然匪夷所思,但在邏輯上是可以解釋得通的。

這是將公式 D = V × T 當中的距離先變成 0 (D=0) ,所以當時間 T = 0 的時候,速度 V 可以是任意值。或者當速度 V = 0 的時候,時間 T 可以是任意值,因為在數學上任何數乘以0都會是0。

這可以解釋為什麼飛碟常常會以違反物理原則的方式飛行,而且神出鬼沒。

「重力場」的概念可以超越光速不只千百倍,真正厲害,只是不知道人類何時可以做到。

9 關於 “也談相對論” 的評論

  1. 哈~~給steven拍拍手)))
    好棒~~
    匠讓我之前對輪迴轉世的看法又增加幾分信心ㄝ^^
    只是在網路上我不敢放肆亂講^^|||
    簡單說就是~
    我的過去世與現在世與未來世幾乎是同時存在並行ㄉ^^|||
    所以現在的我所做的事~
    瞬間就可影響到未來的我~
    且也能改變過去的我˙˙˙
    ㄏㄏ˙˙˙
    而且這個我可能不是僅此一個˙˙˙而是接續著有很多個我˙˙˙
    就是說˙˙˙自古至今˙˙˙
    潘金蓮可能不只一個~~
    而是現世中就已經有很多人是潘金蓮轉世˙˙˙
    而當世的潘金蓮時空是停留在那裡ㄉ~只是不斷的有其他人(轉世靈)穿上這件名叫潘金蓮的物質肉身衣來扮演潘金蓮^^
    而我們現在所做所能改變的也僅只能改變自己所轉那一世的我~~
    對於別人所轉的那個我是無效的˙˙˙依此類推˙˙˙
    那時間空間不單橫向還縱向進行˙˙˙
    或許不單是空間被捲成筒狀~可能還要再加上螺旋旋轉˙˙˙
    這樣會有幾度空間??
    有意思~~真的很有意思^o^
    拜託千萬不要跟我追究科學證據^^|||
    我只是個學藝術ㄉ作工人˙˙˙
    數理科真的菜到不行^^|||
    就當我亂亂說高興就好^^

  2. 練功人
    你的說法我蠻認同的..只是—–不斷的有其他人(轉世靈)穿上這件名叫潘金蓮的物質肉身衣來扮演潘金蓮
    這個我不懂意思耶..

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