从剑桥留学生到物理学之神 第240章

作者:虚空圣堂

  “当光通过转动的齿轮后,达到反射镜,然后又穿过齿轮。”

  “只要齿轮的转速合适,光在通过反射镜回来后,会正好被齿轮的齿挡住。”

  “这时观察者就看不见光线了。”

  “那么通过齿轮的转速、齿数、光走过的路程,就能很容易地计算出光速。”

  “菲佐测量出的光速是315000千米/每秒。”

  “这和现在的测出的精确光速已经非常接近了。”

  “然而,你们应该发现了,菲佐的方法测量出的依然是光的平均速度,而不是单向速度。”

  “哪怕到现在,我们也无法测出光的单向速度。”

  “不是不想测,而是布鲁斯的狭义相对论,让我们从原理上就没法测。”

  “这一切,可都得怪布鲁斯啊。”

  迈克尔逊以为自己说的很明白,因为他对狭义相对论研究的非常深入。

  但是密立根等人仍然听的一脸懵逼。

  这时,很多学生们也忍不住追问:“布鲁斯教授,为什么测量不出光的单向速度啊。”

  李奇维微微一笑。

  (本章完)

第256章 测量单向光速的悖论

  光,这个自然界最神奇的现象之一。

  自从物理学诞生以来,物理学家们对于光的研究从来没有停止过。

  微粒说、波动说、棱镜分光、泊松衍射、双缝干涉.

  甚至还有李奇维的波粒二象性。当然这个性质目前还没有被承认,因为无法验证。

  物理学家可以勉强接受光量子假说,但还无法接受波粒二象性。

  但无论如何,人们认为对于光的本质研究已经非常深入了。

  不仅仅是物理学家们,就连学生们也是如此觉得。

  蜡烛小孔成像他们算的可是比谁都快。

  然而今天,李奇维的问题让所有人彻底破防了。

  原来我们只是自以为了解的很深,到头来却连最基本的光速都没有搞清楚。

  这简直让人匪夷所思。

  面对众人的疑惑和不敢置信,李奇维说道:

  “我相信很多人都想不明白,为什么我们无法测出光的单向速度。”

  “想要理解这一点,就需要对我的狭义相对论有深刻的理解。”

  “大家不要光盯着质能方程,那个东西没什么用,只是一种转换关系而已。”

  李奇维不留痕迹地放了一个烟雾弹,淡化众人对于质能方程的关注程度。

  “狭义相对论真正的核心,是光速和时空。”

  “我们想要测量光的单向速度,就必须同步时钟。”

  “而要同步时钟,就必须先知道光的单向速度,这就形成了一個悖论。”

  “这也是为何我要在狭义相对论中,假定光在各方向的传播速度是一样的原因。”

  台下众人依然听的一头雾水,完全不理解。

  “好,那我举个例子。”

  “假设有一个光源,它向10公里外的地方发射了一束光线。”

  “在发射的瞬间,光源旁边的计时器开始计时,当光到达终点后,计时器停止计时。”

  “那么单向光速就是路程除以时间。”

  “但是问题来了。”

  “计时器或者观察者,要如何知道光到达终点了呢?”

  “哈勃会说,可以在终点处再安装一个计时器。”

  “当这个计时器检测到发来的激光时,便停止计时。”

  “想法很好,但这又会产生一个新问题。”

  “你要如何保证两个计时器是同步的呢?”

  “终点处的计时器,它怎么知道起点处的计时器已经启动,光已经被发射了呢?”

  “哈勃不死心,接着说,可以用电线把两个计时器连接起来,直接打电话通知。”

  “想法很好,但是我的狭义相对论已经证明了,信息的传递速度不可能超过光速。”

  “电话的传播再快,它也不可能超过光速。”

  “假设电话的速度就是光速,那它和光到达终点的时间是一样的。”

  “都是我们要测量的未知量。”

  “因此这个办法也不可行。”

  “哈勃又运转了他的天才头脑,提出可以把两个计时器先放在一起同步好。”

  “然后呢,再把其中一个计时器运送到终点处。”

  “这样,就可以不用通知终点的计时器了,因为它们本来就是同步的。”

  “然而,这又会产生一个新的问题。”

  “因为根据狭义相对论,运送的计时器会发生时间膨胀效应。”

  “到达终点后,两个计时器又不同步了。”

  “以上。”

  “所以,在理论上,我们就无法测出单向光速。”

  “光就像一个幽灵一样,它的一切都非常神秘。”

  “或许它有着自我意识,高兴了就跑的快一点,不高兴了就跑的慢一点。”

  “但是宇宙真理又束缚着它,让它不要过于随心所欲,必须把平均速度定在30万公里/每秒。”

  “不然的话,也许我们整个世界都会崩塌了。”

  “不过大家也不要担心,虽然我们不知道光的单向速度,但至少从目前看,对物理学还没有什么影响。”

  “能测量出平均速度就足够了。”

  静!

  当李奇维说完测量单向光速的悖论后,礼堂内陷入了鸦雀无声般的寂静。

  所有人都在消化李奇维的分析。

  用狭义相对论去解读光速,竟然会得出如此无法理解的结论。

  在场的人除了懵逼就是扯淡,脑门上集体冒出黑线。

  “我的上帝,今天真是小刀剌屁股,让我大开眼界了。”

  “我以为我读懂了狭义相对论,原来那只是我以为的。”

  “从今天开始,我再也不敢说自己懂物理学了,这个世界太诡异了。”

  “难受,我不仅经典物理学没有学透,我连现代物理学也没有学清楚。”

  “我现在都怀疑,要是布鲁斯教授出一个滑块的题目,我可能都不会了。”

  “你别说,还真有这种可能,比如摩擦力的本质是什么,它能变成零吗?”

  “别说了,别说了,让我静静!”

  此刻,会场内的所有学生,都以一种极度崇拜的眼神,看着李奇维,内心震撼。

  对方的身影变得无比高大,仿佛笼罩了整个礼堂。

  那是一种知识超越几个等级后,带来的绝对威压。

  就连前排的一些教授,现在也久久无法言语。

  他们虽然研究过狭义相对论,却从来没有思考过这个问题。

  因为光速太简单了,下意识就会让人忘记或者忽略,不觉得有什么问题。

  密立根嘴角露出苦笑。

  这就是理论物理学家和实验物理学家的区别吗?

  密立根作为实验物理学家,想的从来都是如何验证别人的理论。

  却从来没有思考过背后的深刻本质。

  这一刻,他才明白,自己离布鲁斯到底有多么大的差距。

  这种差距不是靠努力就能弥补的。

  而是一种天生的物理直觉。

  布鲁斯的大脑,就好像是为物理学而生的。

  密立根有时候真想掀开看看,对方的大脑到底和普通物理学家有什么区别。

  迈克尔逊感慨地看着李奇维。

  他作为迈克尔逊-莫雷实验的操作者,自然对光速是最了解的。

  李奇维说的这个悖论,早在几年前他就隐约有一些感悟了。

  但是可惜的是,他如今在物理学的地位太高,导致有很多琐事缠身。

  很难再像年轻时候那样,可以废寝忘食地做实验,思考问题了。

  他已经脱离一线研究有点太久了。

  李奇维的分析让迈克尔逊忽然感受到了一丝悲哀。

  他老了,没有以前的激情了,所以会错过很多的发现。

  但是现在又是物理学的黄金大世在爆发,迈克尔逊真的很不甘。

  他真的想向天再借五百年啊。

  人群中的哈勃因为兴奋,而身体颤抖。

  李奇维的两个问题,在他年轻的心灵上,留下了不可磨灭的印记。

  这一刻,他才真切地感受到,当世顶级物理学家的魅力。

  那种知识仿佛从每个毛孔中喷薄而出的快感,让哈勃沦陷其中。

  他心中默默决定,一定要在物理学的道路上走下去。

  追随布鲁斯教授,有朝一日,站在物理学的最巅峰,体会那无边瑰丽的风景。

  李奇维成了哈勃的精神导师,把对方导的五迷六道。

  这时,人群中忽然又站起了一个年轻人。

  李奇维朝他看去,竟然是一个华夏人,看起来有点像留学生。

  李奇维心里顿生好感,微笑着看着他,隔空传递力量。

  只见那个华夏年轻人用英语激动地说道:“布鲁斯教授,我叫崇苏。”

  “得益于您的政策,我从去年来到美国留学。”

  “现在于美国阿拉巴马农业机械大学攻读硕士学位。”

  “见到您我太激动了。”