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具体慢多少,这与L相对F的运动速度v有关系。
当F中的钟表指针转过a度时,L中的指针只转过ak度;同理,F中的单摆摆锤振**n次时,L中的摆锤只振**了nk次。
因此,从爱因斯坦的两个基本假设出发,推导出时间测量工具的全新的性质,这一性质与传统观念相当矛盾。
无论时钟的构造如何,运动的时钟都比静止的时钟走得慢。
这个物理事实可能是真的,也可能是假的,但是却没有自相矛盾、模棱两可的含糊性。
爱因斯坦甚至提出了直接用实验来验证这个结论的方法。
他指出,由于原子能放射特定频率的电磁波,将这些电磁波的频率作为原子的自然时间单位,人们就可以将原子作为天然的时钟。
实验室中静止原子放射的波频可以与高速运动的原子的频率相比较,其结果通过摄谱仪(将原子光源激发后发射的复合光经色散分解为不同波长的光谱线,并用感光板将这些谱线记录下来的装置)来呈现。
原子发出的电磁波在摄谱仪中形成了一系列分立的谱线。
如果高速运动的原子放射的谱线相对于静止原子的谱线,整体具有低频方向的平移,那么爱因斯坦的结论就得到了验证。
事实上,1936年纽约市贝尔实验室[7]的研究人员、科学家、工程师H·艾夫斯(1882—1953)进行了这一实验,并获得了预期的结果,直接证实了时间膨胀效应。
这种效应与所谓的多普勒效应(Dopplereffect)并不一样。
多普勒效应也体现在原子运动而造成的频移中,但频率的变化严格依赖于相对运动的方向。
当原子运动与光线的接收屏或反光镜的速度相反时,频移具有最大值。
而爱因斯坦预言的效应却不依赖于原子运动的方向。
爱因斯坦指出,有节律跳动的心脏也是一种时钟,心跳速率也必然会受到自身运动的影响。
这个有趣的推论成为当时人们的谈资。
当一个人在参考系F中静止时,他的心率为每分钟70次,当他以速度v相对F运动时,他的心率降为每分钟70k次。
但是我们应该记住,用F中静止的钟表为这个人测量,才会得到每分钟70k次的心率;如果这个人用随身携带的钟表检查自己的脉搏,由于运动钟表也变慢了,他测得自己的心率还是每分钟70次。
而在静止的F系中观察到,人的所有生理过程都像其心跳一样变缓慢了,所以随着L运动的人比留在F系的人“老”
得慢。
这种假想实验使大众耳目一新,但是仍远不能体现爱因斯坦的新物理理论带给公众的震撼感。
毕竟,我们关于宇宙的思考方式都从中受到了严重的冲击。
1912年的秋天,我首次意识到爱因斯坦的“时间相对性”
(Relativityoftime)理论即将轰动整个世界。
某维也纳日报的新闻头条为:“时间危机:数学界的新轰动。”
一个物理学教授在文章中向好奇的读者解释,通过某种前所未有的数学把戏,一个叫爱因斯坦的物理学家成功证明了在某些条件下,时间可以压缩或者膨胀。
有时候时间过得快,而有时候时间会过得很慢。
这一观点彻底颠覆了传统观念中的人和宇宙的关系。
人们来来往往,生老病死,代代相传,而时间的流逝永远不变。
爱因斯坦却证明,时间本身的流逝可以通过“数学的”
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