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文科生如何读懂相对论?

2017-03-20 09:41:15    凤凰文化  参与评论()人

伽莫夫写的著名的科普经典《从一到无穷大》中就说,如果类似莫比乌斯带这样的事情也能发生在三维空间中,我们的鞋子制造商就会大为欣喜,他们只要生产左脚的鞋子,然后通过莫比乌斯空间传送带转一圈回来,就成了右脚的鞋子,真是爽死了。而一个人如果上了这个莫比乌斯空间传送带,转一圈回来则发现自己的心脏跑到右边去了,这就不爽了。但问题是,两维的纸片做成的莫比乌斯带我们很好想象,那到底有没有三维的物体形成像莫比乌斯带这样神奇的左右手系互转的形状呢?答案是有的,1882年德国数学家克莱因(Klein,1849-1926)找到了一种以他名字命名的模型,叫做“克莱因瓶”。



克莱因瓶

瞧瞧,就是这种极其怪异的瓶子(但这仅仅是克莱因瓶的近似样子,真正的克莱因瓶是没法直接做出来的,因为真正的克莱因瓶是不会互相穿过的,这需要一点空间扭曲的想象力)。你盯着他看三分钟,想象你在这个瓶子的表面跑步的情景,我保证你会越看越神奇,越看越觉得不可思议,直到逻辑彻底混乱为止。好了,咱别看瓶子了,继续看书。你想象一下,如果时空扭曲成这种神奇的形状,那么你就完全有可能坐着宇宙飞船从21世纪出发,到19世纪返回,穿越了一个世纪的时间,如果继续往前又会返回21世纪。

太神奇了,物理学家居然真的给他们搞出了一套回到过去的理论。但是很快,人们就发现如果允许回到过去的话,会产生一些逻辑上的悖论,或者说一些怪圈。比如最著名的祖母悖论,你可能早已耳熟能详了,就是你如果回到过去杀死了你的祖母,那么既然你祖母既然死了,你又怎么能存在?你不存在了又怎么能回去杀死你的祖母呢?我总觉得这个故事写得拗口不已,完全没必要这么复杂的嘛,简单说来就是如果你回到过去杀死以前的自己的话,又怎么能有后面的你回到过去自杀呢。

关键词:相对论
 

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