狹義相對論 逆天而生11 人類智慧

義大利物理學家伽利略最早提出伽利略速度相加原理，提出在行駛的車輛里順向投球，對於靜止的觀察者來說球的速度是車輛的速度加上投球的速度，這和同樣的靜止投出同速度的球，在觀察者來說，是同樣的。物理學家牛頓在總結了物體運動規律後，引入了伽利略速度相加定律，創建了牛頓力學。

19世紀後，英國理論物理學家麥克斯韋建立了麥克斯韋方程組的電磁學定律，並根據該方程式組推論出電磁波在真空中的傳播速度是30萬千米每秒，光也是一種電磁波，所以光速為每秒30萬千米。麥克斯韋方程組並沒有能說明30萬千米的秒速是以什麼為基準的。就是對相對運動的觀察者，沒有說明清楚電磁波的速度有沒有加上或減去觀察者的速度。

愛因斯坦在後來提出「電磁波原本就沒有速度基準，無論用什麼基準來看，光速都是相同的。」。這被稱作光速不變原理。愛因斯坦注意到伽利略速度相加定律與光速不變原理的巨大矛盾，為解決這一問題，愛因斯坦創立了狹義相對論。

為了解決這一矛盾，愛因斯坦以光速不變原理為基礎，提出時間的流逝速度，物體與空間的長度會隨著觀察者所處的位置的不同而變化，也就是說，時間與空間不是絕對的，而是相對的。愛因斯坦推導出，物體運動的速度越接近光速，空間收縮效應越明顯，時間相對的變慢。時間與空間不是各自獨立伸縮的，而是同時伸縮的。時間與空間因為互相聯動伸縮被當為一體，被統稱為時空，所以可以說，我們生活的世界是三維的空間加上一維的時間，組成的四維時空。

由狹義相對論推導出來的質能轉換公式：E=mc平方。E表示能量，m是質量，c表示光速。之前的物理學家認為持續的給物體注入能量後，物體的速度可以無限加速。而狹義相對論認為，持續不斷的給物體注入能量，物體的運動速度也不可能超過光速，那麼那些能量哪裡去了，答案是能量轉換成了質量，原本用來加速的能量變成了被加速物體的質量而儲存下來，所以被加速的物體的速度越接近光速，其質量也越大，加速需要的能量因為物體質量的增加，也越來越多，所以無論用多少能量去加速物體，被加速的物體永遠達不到光速。

太陽的中心主要是由氫組成，核心溫度1500萬攝氏度，壓力2500億地球上的大氣壓，在太陽中心的超高溫，超高壓下，核聚變反應使四個氫原子核聚變反應為一個氦原子核，氦原子核比四個氫原子核輕百分之0.7，失的百分之0.7的質量變成能量的方式輻射出來，這就是太陽發光發熱的原理。

我們生活的世界由原子組成，原子由原子核和電子組成，電子是基本粒子，不可再分，電子其實就是光子。原子核由質子，中子組成，質子，中子由上下夸克組成，上下夸克是基本粒子。上夸克的質量大約是電子的五倍，下夸克的質量大約是電子的十倍。質子由2個上夸克和1個下夸克組成，從加法來說，質子的質量應該是電子的20倍，實際上，質子的質量是電子的1850倍，就是說夸克本身的質量只是質子質量的百分之一，那麼其餘百分之99的質量是哪裡來的？夸克其餘的質量來源於夸克本身的運動速度~動能，和把夸克束縛在一起的一種基本力~強力，夸克之間的距離越遠，強力越大，在強力的束縛下，3個夸克無法分開，只能以一個整體~質子的形式存在，夸克被強力束縛的同時也在以接近光速的速度運動，所以質子里不僅有來自強力的能量，還有夸克自身的動能，根據質能轉換公式，能量與質量是可以轉換的，所以這些被束縛在質子中的能量，在外界測量者來說，表現為質量而被測量到。百分之99的質子的質量是由質子內的能量轉化而來。

歐洲大型對撞機，利用電磁力，也就是電力，能夠把質子加速道光速的百分之99.9999991。質子以接近光速運動時，隨著速度的增加，質量會越來越大，質量1 克的物質被加速到光速的百分之99時，表現的質量大約是7.1克，加速到光速的百分之99.9999991時，表現的質量是7450克。當被加速到這個速度的兩團物質對面相撞後，撞擊後的能量將轉化為物質，生成質子中原本沒有的基本粒子，2013年，獲諾貝爾物理學獎的希格斯粒子就是這樣在2012年發現的。狹義相對論與廣義相對論合稱相對論，相對論和量子力學構成了現代物理學的兩大基礎，代表了人類探索宇宙原理智慧的偉大成就。

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