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为什么爱因斯坦说时间是人类的错觉?

8月12日 艮山观投稿
  爱因斯坦,1879年3月14日出生于德国乌尔姆,过了一年,就搬到了慕尼黑。
  爱因斯坦从小就表现出过人的才能,虽然在很多传记里面都会描述,爱因斯坦5岁不会说话,小时候是智障等等,但这些只是用来鼓励别人的虚词。
  在爱因斯坦的自传里面,爱因斯坦曾经说过他非常早熟,从小就学会了独立思考和独立判断。他尤其在数学和物理方面,几乎每次都是满分,试问数学和物理那么难,能拿满分的孩子怎么可能智力有问题?
  爱因斯坦12岁自学了代数和欧几里得的几何学,并且独立证明了毕达哥拉斯定理,就是两条直角边的平方和等于斜边的平方。在班里面,只有他能做到。他的数学老师都说:别人都在辛苦地学习书本知识,而爱因斯坦已经在自学高等数学微积分了,有时候提出的问题连我都回答不了,可是他能解决,我已经比不上他了!
  13岁,他读完了康德的哲学,并且对康德的哲学提出批评,很难想象一个小孩子有这样深刻的智慧,常人根本无法理解。
  1895年,16岁的爱因斯坦参加了苏黎世瑞士联邦理工学院(后拉来的瑞士联邦科技学院)的入学考试。他别的科目表现平平,可是物理跟数学非常优异。
  他进入理工学院以后,就专攻物理跟数学,尤其喜欢物理,他那个时候已经自学了高等物理,走到了时代的最前端。
  他知道目前物理天空上有两朵解释不了的乌云,一朵是黑体辐射,能量是否连续的问题,一朵是光速为何是不变的。爱因斯坦对牛顿非常崇拜,牛顿是他心目中的神。牛顿写了一本光学,爱因斯坦当成圣经去拜读。他那个时候已经在幻想,当他乘一束光旅行的时候,光速是会停滞不前还是以光速离他而去,最后他认为光速不会停滞不前,因为那样太奇怪了。
  不过这始终是一种直觉,为了解决这个问题,他更加呕心沥血研究物理,学习所有有关物理的知识。
  他那个时候认识到了一个道理,时代发展太快,他只能抓一样,因为每一个领域都能吞没一个人短暂的一生,他选择了物理学作为自己的职业。
  班上同学少得可怜,只有五个,而米列娃据说是唯一一个学物理的女生,这让情犊初开的爱因斯坦觉得爱情有了希望。
  米列娃性格内向,思想成熟,长相虽然一般,但歌唱得好,而且物理学得不错,爱因斯坦就经常跟她交流。
  爱因斯坦是个风流幽默的小伙子,为人友善,很快就得到了米列娃的欢心,与米列娃坠入爱河。
  两个人因为有着共同话题,所以最初的五年,过得相当甜蜜,爱因斯坦经常写一些露骨的情书向米列娃表达爱意,即使结婚了,也没有停止写情书给米列娃。
  两个人于1903年结婚,这个时候爱因斯坦24岁,一年后,他们的儿子汉斯爱因斯坦出生在伯尔尼。
  其实爱因斯坦1900年毕业的时候,一直处于失业的状态,一直过了两年,才找到了一份教师的职业养家糊口。
  很多人跟他说不要研究物理了,牛顿先生已经完成了物理学大厦,剩下的只是修修补补的工作,难以有出路。但爱因斯坦酷爱物理,他不这样以为,他认为学无止境,物理学肯定还可以进步的。
  他做教师的工作不够稳定,因此,他的父亲给他介绍了一个伯尔尼联邦专利局的工作给他做,让他做三级专利审查员。
  为了应付这份工作,爱因斯坦花了一些时间,不过并没有浪费,反而增长了他关于知识创造方面的才能。爱因斯坦认为,只有革新创造才有价值,所以他热爱这份工作。
  在工作稳定之后,闲暇之余他会研究物理问题,比如多年前那个光速不变的问题,他已经思考了很多年了,拜读过不少物理书籍和论文。
  1902年,爱因斯坦和几个在伯尔尼认识的朋友成立了一个小型讨论组,自嘲地称为奥林匹亚学院,并会定期开会讨论科学和哲学。他们的读物包括儒勒昂利庞加莱、恩斯特马赫和大卫休谟的作品,这些著作影响了他的科学和哲学观点。
  休谟和马赫的观点让他眼睛一亮,通过讨论使他的思想经常迸发出火花,他思考过很多遍关于光学的问题。
  比如,空间中如果没有一件东西,则空间的大小无法衡量,因此空间的大小是由物质的体积决定的,而物质的大小则是通过物质与物质的体积相互对比发现的。
  时间是通过物质的变化表现出来的,如果一个物质由始至终都没有发生改变,可以说明时间在物质里面根本没有流逝。
  而物质的变化是由于其内部粒子发生运动,运动就是速度,所以时间跟物质的运动有关系。
  但是不是如此简单的哲学就能概括呢?还要从实际方面着手,因为科学一次又一次实践证明,有一种方法是始终有效的,第一步,提出猜想,第二步,理论验证,第三部,实验证明。因此,凡事不能凭空猜想,虽然思维很重要,但不能完全凭借思维。
  麦克斯韦的实验证明,光是一种电磁波,而且它的速度是常数,这跟牛顿的速度叠加相互矛盾,这两个理论为何无法兼容?
  迈克尔逊莫雷的实验非常精巧,可是无懈可击的实验并没有检测出以太的存在,爱因斯坦翻阅所有书籍,都发现人类历史上所有证明以太存在的实验都是以失败告终的。
  所有实验表明,光的速度跟观察者的运动状态是无关的,而是永恒不变的。
  由此,他大胆断定,宇宙中根本就不存在以太,光的速度恒定是一个客观事实。
  他试图将光速不变原理跟相对性原理兼容,结果发现了时间的奥秘。狭义相对论非常简单,就依据这两条原理,但也非常深奥,因为这两条理论看似互相矛盾。
  据说,有一次,爱因斯坦乘坐公交车思考这个问题,不经意看到后面高楼上一个时钟,突然他豁然开朗,思想涌动。假设他以光的速度离开,钟的时间将永远停在这一秒。
  他经过反复思考,于是又想到了另外一个场景。
  当一辆火车足够长,一个人站在火车中间玩打火机,车头车尾各有一位观察者,两个人距离中间玩打火机的人距离相等。站台上又站在一位观察者,那么这些观察者会看见什么景象呢?
  答案就是因为火车内部的人相对火车静止,所以是同时看见光的,可是站在站台上的人却看见不是这样,因为火车相对站台者正在前行,所以车尾的人先看见光,而车头的人后看见光,因为光在前进的时候,火车也在前进。
  爱因斯坦豁然开朗,觉得同时的相对性出现了问题,在火车上同时发生的事,在站台上却不同时发生。两个参考系有时间差。
  也就是说,我们永远也无法确定两件事是否同时发生,现实本身如何取决于每个人所在的位置。
  如果将这件事放在宇宙层次将更加明显,宇宙的每一个地方都有一个时间,各不相同。
  该实验的最终结论为:在不同的惯性系中具有不同的同时性,即同时性的相对性。
  爱因斯坦从同时性的相对性出发,证明在宇宙的任何一个地方,时间的流逝是不相同的,跟物质的运动速度有关。
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