愛因斯坦的光線

愛因斯坦的光線(Ein 愛因斯坦的夢想具有象徵性的意義。 假如愛因斯坦以光速旅行,他會看到什麼呢?

來源:

愛因斯坦的光線(Einstein’s Light Beam)
愛因斯坦著名的狹義相對論是受啟於他16歲做的思想實驗。在他的自傳中,愛因斯坦回憶道他當時幻想在宇宙中追尋一道光線。他推理說,如果他能夠以光速在光線旁邊運動,那么他應該能夠看到光線成為“在空間上不斷振盪但停滯不前的電磁場”。對於愛因斯坦,這個思想實驗證明了對於這個虛擬的觀察者,所有的物理定律應該和一個相對於地球靜止的觀察者觀察到的一樣。

解讀:

事實上,沒人確切知道這意味著什麼。科學家一直都在爭論一個如此簡單的思想實驗是如此幫助愛因斯坦完成到狹義相對論這如此巨大的飛躍的。在當時,這個實驗中的想法與現在已被拋棄的“以太”理論相違背。但他經過了好多年才證明了自己是正確的。
愛因斯坦的夢想具有象徵性的意義。他不可能以光速去旅行,因為那需要無窮大的能量,但宇宙中根本沒有這么多的能量。
假如愛因斯坦以光速旅行,他會看到什麼呢?
他什麼都看不見。因為這時候根本就沒有時間——時間不再流動。他的手錶、電子鐘、機械中一起停止運轉,不是因為出了故障,而是時間在這裡靜止了。愛因斯坦的一根頭髮變得比泰山重得多,我們甚至懷疑他的體力能否承受任何一根頭髮。不過也不用過於擔心,一根頭髮想壓死愛因斯坦也做不到——壓死他需要時間,但是這裡沒有時間。我們站在地球上看著愛因斯坦以光速旅行一年,但是愛因斯坦卻沒有經歷這一年,開始和結束都在同一時刻,這中間時間絲毫沒有流動,絲毫沒有變化;這中間沒有發生任何事,沒有任何運動和變化,他當然也不曾在這期間“看見”任何東西。
沒有時間,所以什麼都不會發生,什麼都看不到。

十大著名思想實驗

名稱 內容
缸中之腦(Brain in a Vat) 想像有一個瘋狂科學家把你的大腦從你的體內取出,放在某種生命維持液體中。大腦上插著電極,電極連到一台能產生圖像和感官信號的電腦上。因為你獲取的所有關於這個世界的信息都是通過你的大腦來處理的,這台電腦就有能力模擬你的日常體驗。如果這確實可能的話,你要如何來證明你周圍的世界是真實的,而不是由一台電腦產生的某種模擬環境?
薛定鍔的貓(Schrodinger’s Cat) 一隻貓、一些放射性元素和一瓶毒氣一起被封閉在一個盒子裡一個小時。在一個小時內,放射性元素衰變的幾率為50%。如果衰變,那么一個連線在蓋革計數器上的錘子就會被觸發,並打碎瓶子,釋放毒氣,殺死貓。因為這件事會否發生的機率相等,薛定鍔認為在盒子被打開前,盒子中的貓被認為是既死又活的。
中文房間(The Chinese Room) 由美國哲學家John Searle於20世紀80年代初提出。這個實驗要求你想像一位只說英語的人身處一個房間之中,這間房間除了門上有一個小視窗以外,全部都是封閉的。他隨身帶著一本寫有中文翻譯程式的書。房間裡還有足夠的稿紙、鉛筆和櫥櫃。寫著中文的紙片通過小視窗被送入房間中。根據Searle,房間中的人可以使用他的書來翻譯這些文字並用中文回復。雖然他完全不會中文,Searle認為通過這個過程,房間裡的人可以讓任何房間外的人以為他會說流利的中文。
無限猴子理論(Monkeys and Typewriters) 如果無數多的猴子在無數多的打字機上隨機的打字,並持續無限久的時間,那么在某個時候,它們必然會打出莎士比亞的全部著作。猴子和打字機的構想在20世紀初被法國數學家Emile Borel推廣,但其基本思想——無數多的人員和無數多的時間能產生任何/所有東西——可以追溯至亞里士多德。
伽利略的重力實驗(Galileo’s Gravity Experiment) 為了反駁亞里士多德的自由落體速度取決於物體的質量的理論,伽利略構造了一個簡單的思想實驗。根據亞里士多德的說法,如果一個輕的物體和一個重的物體綁在一起然後從塔上丟下來,那么重的物體下落的速度快,兩個物體之間的繩子會被拉直。這時輕的物體對重物會產生一個阻力,使得下落速度變慢。但是,從另一方面來看,兩個物體綁在一起以後的質量應該比任意一個單獨的物體都大,那么整個系統下落的速度應該最快。這個矛盾證明了亞里士多德的理論是錯誤的。
特修斯之船(The Ship of Theseus) 它描述的是一艘可以在海上航行幾百年的船,歸功於不間斷的維修和替換部件。只要一塊木板腐爛了,它就會被替換掉,以此類推,直到所有的功能部件都不是最開始的那些了。問題是,最終產生的這艘船是否還是原來的那艘特修斯之船,還是一艘完全不同的船?如果不是原來的船,那么在什麼時候它不再是原來的船了?哲學家Thomas Hobbes後來對此進來了延伸,如果用特修斯之船上取下來的老部件來重新建造一艘新的船,那么兩艘船中哪艘才是真正的特修斯之船?
愛因斯坦的光線(Einstein’s Light Beam) 在自傳中,愛因斯坦回憶道他當時幻想在宇宙中追尋一道光線。他推理說,如果他能夠以光速在光線旁邊運動,那么他應該能夠看到光線成為“在空間上不斷振盪但停滯不前的電磁場”。對於愛因斯坦,這個思想實驗證明了對於這個虛擬的觀察者,所有的物理定律應該和一個相對於地球靜止的觀察者觀察到的一樣。
定時炸彈(The Ticking Time Bomb) 它要求你想像一個炸彈或其他大規模殺傷性武器藏在你的城市中,並且爆炸的倒計時馬上就到零了。在羈押中有一個知情者,他知道炸彈的埋藏點。你是否會使用酷刑來獲取情報?
空地上的奶牛(The Cow in the field) 一個農民擔心自己的獲獎的奶牛走丟了。這時送奶工到了農場,他告訴農民不要擔心,因為他看到那頭奶牛在附屬檔案的一塊空地上。雖然農民很相信送奶工,但他還是親自看了看,他看到了熟悉的黑白相間的形狀並感到很滿意。過了一會,送奶工到那塊空地上再次確認。那頭奶牛確實在那,但它躲在樹林裡,而且空地上還有一大張黑白相間的紙纏在樹上,很明顯,農民把這張紙錯當成自己的奶牛了。問題是出現了,雖然奶牛一直都在空地上,但農民說自己知道奶牛在空地上時是否正確?
電車難題(The Trolley Problem) 一個瘋子把五個無辜的人綁在電車軌道上。一輛失控的電車朝他們駛來,並且片刻後就要碾壓到他們。幸運的是,你可以拉一個拉桿,讓電車開到另一條軌道上。但是還有一個問題,那個瘋子在那另一條軌道上也綁了一個人。考慮以上狀況,你應該拉拉桿嗎?

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