普通人的相對論|42 質能守恆 E=mc²

相對論出現後,第三個要修正的牛頓力學,是「質量」和「能量」的守恆。

愛因斯坦發現:能量也有質量,原本的「能量守恆」和「質量守恆」定律,應該整合為單一的「質能守恆」定律。

而質量和能量的「換算方式」,就是那個大名鼎鼎的:

E = mc²
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普通人的相對論|41 速度越快,觀測到的質量越大?

現在問題來了:根據相對論,「快跑的時鐘走得慢」;

而在「時間會變慢」、「動量守恆」的前提下,牛頓的動量公式,將得到:

速度越快,觀測到的質量越大

的結論!

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普通人的相對論|40 動量守恆

動量有一個特徵:在獨立的系統中,動量會守恆。

聽起來文鄒鄒的,但這就是我們為什麼可以打撞球的原因 —— 因為動量守恆,所以一顆球的動量,會透過撞擊傳遞給另一顆的球,把球推送入袋。

動量守恆在日常生活中處處可見。

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普通人的相對論|36 力的法則需要更新

在愛因斯坦以前,我們所使用的力學法則來自牛頓所建立的力學體系。

但牛頓的力學體系,建立在「絕對時間」和「絕對空間」的概念之上;因此,當時間空間變成了相對的,許多和「力」有關的公式,也必須更新。

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普通人的相對論|35 從「運動」到「力與運動」

前面我們講了「時間、空間」如何因為相對運動改變,但狹義相對論不只和「運動」有關;

它也和「力」的世界有關 —— 撞擊、碰撞、改變運動。講到「力」,也代表我們要

從「運動學」的世界,進入到「動力學」的世界。
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普通人的相對論|34 兩種「相對性原理」比一比

說到這裡,相對論的時空觀念是不是讓人有點頭昏了呢?

—— 沒關係,讓我們把比較好懂的

  • 伽利略「相對性原理」

拿來和

  • 愛因斯坦的「相對性原理」
  • 比一比。在比較中,我們將更容易掌握這些概念。

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    普通人的相對論|33 我們可以用「時空圖」表達四維時空

    閔考斯基提出以「時空圖」來表現「時空」。不過 ⋯⋯「時空圖」是二維的,要如何用二維的圖表,表達四維的時空呢?

    —— 簡化、壓縮。

    在時空圖中:三維空間被壓縮成一維,另一維則用來表達時間。

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