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第八章 新的解释

    “嗯,这张图的文字描述为:一辆车在地面上以速度V做匀速直线运动,车厢高为h,车底装有光讯号的发射-接收器N,其正上方的车顶装有反光镜M。对车厢内的观察者而言,光从N点发出,沿着竖直方向向上传播,遇到反光镜M反射后,再沿竖直方向向下回到N点,光走过的路程是2h;

    而对于车厢外的观测者而言,因为车厢以速度V沿X轴正向运动,在N点发射的光到达反光镜时,反光镜随车已经沿X轴正向移动到了M'点(光的发射-接收器N移动到了N'点),光又从M'点反射到接收光讯号的时间间隔里,N'点又随车厢运动了一段距离到达了N''点。因此,对于车厢外的观测者,光的发射和接收不在同一地点发生,光的传播路径是N→M'→N''的一个等腰三角形,腰长记为L。

    因为这个等腰三角形的高是车厢的高度h,所以车外观察者看见光走过的路径(2L),要长于车厢内的人观察到的光走过的路径(2h)。又因为光速不变,光走的路程长的话用时就会多。因此诞生了时间膨胀的理论(又称钟慢效应):运动的时钟走得会比静止的时钟更慢。用勾股定理也能很简单地计算出车内、外观察者的时间间隔。”除了最前面的那个“嗯”个字,后面对图片的描述,都是齿轮复制粘贴发过去的。

    “我记得是这么解释的。”工程师回复说。

    “可这个思想实验的物理模型我们认为是错的。”

    齿轮发完这句话后,稍稍等了几秒,又发了一张动图给工程师,而这个动图发出后,对面却陷入了沉寂状态。

    “什么意思?”坦克问,他完全不知道齿轮究竟给工程师发了些什么。

    齿轮指着那个小车运动的图示说:“想象一下,咱们现在不是在书店内,而是在一辆运动着的大车内,车顶有一面镜子。如果我们现在用手电筒照那个镜子,手电筒与镜子间的距离是h,那手电筒的光照射出去,遇到镜面再反射回手电筒上,那光走的路程就是2h。那车内的人看到光从射出到返回的用时为t=2h/C,这没问题吧。”

    “没问题。”不仅是坦克,H2和飞鱼都同样回答。

    “可咱们这辆车是在运动,车外的人看到的光,走的不是先上后下的两条竖直的直线,而是这个等腰三角形的两腰。车外的人看到光照到镜子上时,光走的是一条斜向上的直线,斜线长度L大于这个高度h;光被镜子反射后又走的是斜向下的直线,长度还是L。所以车外观察者看到光照到镜子又被反射回手电筒时,用时t'=2L/C,这也能理解吧。”

    “你先接着说。”

    “都是看到了这一件事,车外的人用时为2L/C,车内的人用时2h/C小于2L/C。这说明都经过了这件事,而车内的人花费的时间短,那他的手表就比车外的人慢了。如果车外的人看到光射回手电筒时,他的手表时间刚好是9点25,那车内的人手表上的时间还是9点24。也就是说车内的人就比车外的人获得了更长的人生,车内的人的时间就膨胀了。运动的车厢内的时钟走得会比静止于地面的时钟更慢,这就是传说中的钟慢效应,也叫时间膨胀。”

    “车外的人的手表已经显示9点25,车内的人手表上的时间还是9点24。”飞鱼小声嘟囔着,然后看向齿轮问:“要说车内的人钟表慢了,倒是能听明白,说‘车内的人的时间膨胀了,获得了更长的人生’还是不大理解是什么意思。”

    “假如9点26的时候地球就要爆炸,那车外的人就只剩下一分钟的寿命,而车内的人还剩下两分钟,所以车内的人的时间膨胀了。而且车开的越开,车内的人还能活的越长。”

    “照你这么说,咱们一天是24小时,那些空姐、空少,甚至出租车司机他们的实际时间每天能有25小时。”坦克看着齿轮不解的问。

    “这可不是我说的!我也不同意这个说法!”

    接着电脑前的四人又开始看齿轮发给工程师的那个动图,画面上首先出现的是一个直角坐标系,上面画着一条穿过Y轴(0,4)点平行于X轴的直线:y=4,对于这条直线的标注为:镜子。

    1秒时出现了红色尖头,红箭尾在(0,1)点,红箭尖在(1,1)点。

    2秒时红箭头向上(Y正方向)移动了一个单位,红箭尾在(1,1)点,红箭尖在(1,2)点,同时出现了一个橙箭头,橙箭尾在(2,0)点,橙箭尖在(2,1)点。

    第3秒红、橙箭头都向上移动一个单位:红箭尾在(1,2)点,红箭尖在(1,3)点;橙箭尾在(2,1)点,橙箭头的箭尖在(2,2)点;同时又出现了一个黄箭头,黄箭尾在(3,0)点,黄箭尖在(3,1)点。

    第4秒:红箭尾在(1,3)点,红箭尖到了(1,4)点,接触到了那条y=4的直线。橙箭尾在(2,2)点,橙箭尖在(2,3)点;黄箭尾在(3,1)点,黄箭尖在(3,2)。新出现的绿箭头箭尾在(4,0),绿箭尖在(4,1)点。

    第5秒发生了变化,红箭头像遇到镜子一样反射了回来调转了方向,红箭尾到了(1,4)点,红箭尖在(1,3)点。橙箭头的箭尾在(2,3)点,橙箭尖在(2,4)点,接触到了“镜子”直线;黄箭尾在(3,2)点,黄箭尖在(3,3)点。绿箭头箭尾在(4,1)点,绿箭尖在(4,2)点。又新出现的青箭头箭尾在(5,0)点,青箭尖在(5,1)点。

    第6秒:红箭头又向下移动一个单位,红箭尾到了(1,3)点,红箭尖在(1,2)点;而橙箭头也像镜面反射一样调转了方向,橙箭尾在(2,4)点,橙箭尖到了(2,3)点。其它颜色的箭头依旧朝上,黄色箭头的箭尾在(3,3)点,黄箭尖在(3,4)点,第三个接触到了“镜子”直线。绿箭头箭尾在(4,2),绿箭尖在(4,3)点。青箭头的箭尾在(5,1)点,青箭尖在(5,2)点。新的蓝箭头出现,蓝箭尾在(6,0)点,箭尖在(6,1)点。

    第7秒:红箭头和橙箭头又都向下移动一个单位,红箭尾到了(1,2)点,红箭尖在(1,1)点,橙箭尾在(2,3)点,橙箭尖在(2,2)点。此时黄箭头也已经掉转了方向,黄箭尾在(3,4)点,黄箭尖在(3,3)点。绿箭头的箭尾在(4,3)点,绿箭尖到了(4,4)点,触碰到了“镜子”直线。青箭头的箭尾在(5,2)点,青尖在(5,3)点。蓝箭头的箭尾在(6,1)点,蓝箭尖在(6,2)点。新的紫色头出现,箭尾在(7,0)点,紫箭尖在(7,1)点。

    第8秒:红箭头的箭尾到了(1,0)点,而红箭尖到了(1,0)点,接触到了X轴;橙箭头的箭尾在(2,0)点,橙箭尖在(2,1)点。黄箭尾在(3,3)点,黄箭尖在(3,2)点。绿箭头也掉转了方向,绿箭尾在(4,4)点,绿箭尖在(4,3)点。青箭头的箭尾在(5,3)点,青箭尖到了(5,4)点,第5个接触到了“镜子”直线。蓝箭尾在(6,2)点,蓝箭尖在(6,3)点;紫箭尾在(7,1)点,箭尖在(7,2)点。最后出现的棕色箭头的箭尾在(8,0)点,棕箭尖在(8,1)点。

    8秒的动图,在第8秒的时候,所有的箭头形成了一个等腰三角形。

    在动图发出去后的第30个8秒时,工程师发来了视频邀请,齿轮激动的点开。书店内四人背后的排排书架,琳琅满目的书籍,在一定程度上迷惑了这位航天小哥。

    “你是说在运动的车厢内的光走的不是一条这样的折线”,工程师没做任何的寒暄,直接就提出了他的问题,问的同时他的食指对着屏幕比画出了那个等腰三角形两腰的折线。“而光始终是在走直上直下的直线”,此时工程师的食指来回上下比画着。

    “对。我们认为在这个运动的车厢内,无数个的每个时间点发出的光,都是做着竖直向上的直线运动,遇到镜子反射后,再做竖直向下的直线运动,而不是一整束光走了那个等腰三角形的两腰。如果我们是对的,那用两腰长度之和来除以光速的这个公式本身就是错的。那由(2h/C)<(2L/C)得出的时间膨胀理论就是错的。”

    在工程师低头似乎在纸上写着什么的时候,齿轮赶紧从电脑桌的抽屉里拿出了一个简易的小算盘出来。那是小学资料配套的学习算盘,有一个书本大小,九珠十一档(11个直柱,每个直柱上9个算珠),没有常见的那种算盘上的梁。齿轮将算盘对着电脑摄像头竖起,依照算盘上“个十百千万……”的顺序,将每个档最上面的一个算珠拨到顶。在重力作用下,11个档最上面的那颗算珠又依次一个个的落下来。11个珠子依次上拨、下落、上拨、下落,形成了一个简短的“纵波”。

    简单的动作,让11个算珠勾勒出类似心电图一样简单的图形,但这却像是催眠一样,让屏幕对面刚抬起头的工程师给看呆了,最后他问了齿轮一句:“你是说时间膨胀是不存在的?”