萬眾矚目的克里斯多福諾蘭(Christopher Nolan)科幻大片星際效應(Interstellar)今天終於上映了。您已經引頸期盼摩拳擦掌準備要擠進戲院看這部片了嗎?擔心片中談了太多相對論會令人看不懂嗎?看片前(看片後也可以啦)，兩個關於相對論的速成知識幫您更能看懂這部片的科學設定(感謝我大學時的相對論老師讓我留下了這兩個最深刻的印象^_^)。以下就先介紹兩張圖片。
一、狹義相對論
愛因斯坦的相對論玄之又玄，我們普通人就不用想搞懂了，電影中用了大量相對論的概念來解釋時空現象，全都有憑有據，(除了五次元時空這個概念是超乎目前相對論所能提供的想像)。我們只要知道，狹義相對論中最重要的一個觀念，就是不同速度下的觀察者所感受到的時間是不一樣長的。也就是下面這個公式:
t = t' / √[1 - (u/c)2]
t是地球上的人所感受到的時間，t'是劇中太空人們所感受到的時間，u是太空船速度，速度不可能大於光速。
平常我們在地球上的活動速度相對於光速(每秒3億公尺，也就是約時速10億公里)，實在是太慢了，所以公式中(u/c)這一項幾乎為零，相對論效應不明顯，t'幾乎等於t，所以不會有人每天搭高鐵或是搭飛機就會變得比較不會老。^_^
但是如果太空船的速度很快，幾乎接近光速時，公式中(u/c)這一項就幾乎等於1了，那麼公式中的分母就幾乎是零了，一個分母是零的數就等於無限大，所以雖然在太空船上的人只過了一點點時間(t'很小)，但是地球上的人所過的時間卻會是非常久的(t=t'/一個接近於0的數)。
這就是片中主角非常擔心在高速執行任務時耽擱太久的原因。
速度快的觀察者，所感覺到的時間會比較短，這是狹義相對論最淺白的觀念。
再來看另一張圖片。
二、廣義相對論
電影中不斷提到的蟲洞、黑洞、多次元空間等等，基本概念來源都是廣義相對論，也就是愛因斯坦打破牛頓萬有引力定律(牛頓第三定律，兩個有質量的物體間一定有吸引力存在，地球的吸引力就是重力)的驚人成就。他認為質量可以造成時間與空間的彎曲，重力現象其實是時空彎曲的結果，就像上面的圖形一樣。
簡單來說，.........
圖文詳全文請連結:泰瑞莎的文字寓
http://cfsjhscfsjhs.pixnet.net/blog/post/397155865
主題：兩張圖片幫您看懂星際效應
無圖示
CFS
文章日期：2014/11/7 22:28
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