275、將黃瓜拍扁在菜板上……相對論淺說（20）

《狹義相對論》第5章時間的延緩

狹義相對論改變了有關時空的概念。先來討論時間。

過去認為，時間是以同樣速度通過任何地方的。

但是，依照狹義相對論，時間概念是要改變的。

這種改變的數學基礎來源於勾股定理，

即，『直角三角形』的兩條直角邊的平方等於斜邊平方。

【圖解·勾股定理】

直角三角形兩條直角邊的長度的平方之和

等於斜邊長的平方。

設 a為3；b為4；c為5則 32+42=52 

一  投球遊戲和光的運動 

現在，假設有一艘接近光速飛行的宇宙飛船，

它在空中作與地面平行的等速運動。如下圖所示，

宇宙飛船內的手電筒 

從船內一側的A點射向船內另一側的 B 點

從宇航員的眼裡看來，

光，相對於飛船前進方向，

垂直地從A點向著B點傳播著，如下圖所示： 

(在天上的宇航員看到光的傳播情況)

那麼，站在地上的人，將會看到怎樣的情況呢?

站在地的人將看到：

從A點射出的光，不是與飛船前進的方向垂直地傳播:

而是如圖示那樣，稍微往前傾斜地傳播到 B』點

【B上加一個撇（』）】 

(地上人看到的光的傳播情況)之所以產生這樣的情況，

 是因為，

 從 A 點射出的光，到達B點時，由於飛船的前進， 

(地上人看到的光的傳播情況) 使B點，往前移動到 B點。

上述情況，與我們日常可以體會到的現象相彷彿。

例如，我們可以用等速前進的列車來代替宇宙飛船：

我們讓2個孩子玩『投球遊戲』

（他們分別站在車廂兩側的座位邊兒上）。

列車內的乘客可以看到，

孩子們相對於「列車前進方向」垂直地投著球。

想象：拍黃瓜，「啪」地一聲，

將一根黃瓜拍扁在菜板上……，

如是：您也可以想像將一個『三維空間』，

「啪」地一聲，「拍」成一個『二維平面坐標系』

——如圖所示：列車內的情景：乘客看到的是孩子們

相對於「列車前進方向」垂直地投著球；

這時，在列車之外，有一個站在地面上的人，

如果叫他來看這場投球遊戲，那麼，他將看到：

球，不是隨著與列車前進相垂直的方向飛，

而是偏著前進方向傾斜地在飛。

理由是，一方投出的球，在到達另一方時，

列車已經向前移動了一段距離。

如果我們把這個作低速運動的球，改為是一縷光 

那麼，這個原本是作低速運動的投球遊戲，

就與前述的宇宙飛船內有關手電筒的實驗相類似了。  

下面就讓我們來說一說有關作極高速運動的時間問題。

未完待續，謝謝。

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