网友提问
宇宙的运动是绝对的,狭义相对论中的静止质量m0是怎么确定的?
首先,所谓“宇宙是绝对运动的”这个说法并不成立,因为这基本上是牛顿的“绝对时空观”的结论,随着狭义相对论理论的建立早就被抛弃了!
根据牛顿的“绝对时空观”,有一个绝对静止的空间坐标系和绝对的时间,宇宙中所有的物体和物质都在这个绝对静止的空间坐标系里面随着绝对的时间运动。但是,根据伽利略提出、被爱因斯坦完善的相对性原理,所有“惯性参照系”(也就是没有引力、没有加速度的匀速直线运动的坐标系)都是等价的,在每一个这样的参照系中,物理规律和物理现象都是一样的。相对性原理再加上光速不变原理,爱因斯坦就建立了狭义相对论。
根据狭义相对论,相对(匀速直线运动)速度不同的参照系对同一个事件的时间间隔或者同一个物体的空间尺度的测量就是不同的,因此时间和空间就不再是绝对的,而是相对的,这就是为什么这个理论被称为“相对论”的原因。
回到相对性原理。既然所有的“惯性参照系”都是等价的,那么只要某个物体在一个“惯性参照系”中是静止的,就可以在这个参照系中测量它的质量,测量的结果当然对于所有的“惯性参照系”都是适用的(和这些参照系之间的相对速度无关),因此就是它的真实的静止质量。虽然原理上这样可行,但是有些基本粒子在任何实验室中都很难真的保持静止,因为还没有静止下来它就已经衰变成其它粒子或者能量了。在这种情况下,我们就只能通过测量它的速度以及它衰变的产物的能量和质量,然后根据能量守恒和动量守恒等物理规律“计算”出它的静止质量。
张双南问答
强大的宇宙真空环境,为什么地球上的空气没有被宇宙真空吸收掉?
一个恒星接近光速向地球运动,另一个接近光速离开地球,二者传到地球的光速是一样吗?
他是最受媒体欢迎的科学家,也是会写诗的天文学家,尽管工作任务极为繁重,仍坚持以极大的热情投身科学传播,他就是张双南研究员。
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张双南
— 研究员 —
张双南,中国科学院高能物理研究所研究员,中国科学院粒子天体物理重点实验室主任。研究领域为黑洞、中子星、宇宙学和空间天文。天宫二号“天极”伽玛射线暴偏振测量项目、“硬X射线调制望远镜”卫星项目以及若干大型国际合作空间天文项目首席科学家。
入选国家杰青、长江教授、“千人计划”。获“赵九章优秀中青年科学奖”、意大利Ferrara大学“哥白尼科学家奖”。
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