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第271章 森林引力奇遇记九（第1页）

第九章星空下的课堂

第一节不寻常的黄昏

秋分日的黄昏，天空呈现出罕见的渐变色——从地平线的橙红到天顶的靛蓝，中间过渡着紫罗兰和孔雀绿的光带。这不是普通的大气光学现象，松鼠博士用便携光谱仪检测后得出结论“高层大气中的冰晶和时空曲率的微小扰动共同作用的结果——一种天然的‘引力棱镜’效应。”

观测站前的苔藓地已经聚集了森林里几乎所有居民。老橡树下的木桩讲台被装饰一新悬挂着用光苔藓编织的爱因斯坦质能方程“e=mc2”，蜘蛛丝织成的度规张量符号“g_μν”，甚至还有乌龟慢慢用爪子刻在树皮上的爱因斯坦场方程完整形式。

“今晚的课堂是特别的，”松鼠博士站在讲台前，声音里有着难得的庄重，“因为我们将要连接的，不仅是知识，还有星空本身。”

他身后，观测站的穹顶缓缓打开，露出夜空。但这不是普通的夜空——透过东方博士留下的“时空可视化滤光片”，动物们能看到通常不可见的引力结构

·银河系的巨大引力势阱，像一个光的漩涡

·太阳系行星轨道的时空凹陷，像水面的同心圆波纹

·甚至能隐约看到地球质量产生的局部弯曲，像一颗石子压住的橡皮膜

“天啊……”小羊咩咩低声说，“我们一直生活在……这样的宇宙里。”

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第二节第一课狭义相对论成

“在进入广义相对论之前，”松鼠博士打开全息投影，“我们必须先理解爱因斯坦19o5年的狭义相对论。这是基石。”

投影上出现两个场景

场景a一辆马车（代表旧物理学）在平直的路上行驶。路边的里程碑是绝对的，车上的钟是绝对的。

场景B一辆光的“光马车”在行驶。奇特的事情生了——路边的里程碑之间的距离在马车看来变短了（尺缩效应），车上的钟比路边的钟走得慢（钟慢效应）。

“核心原理一光不变。”博士强调，“无论你站着、跑着、飞着，你测量到的真空中的光永远是299，792，458米每秒。这是宇宙的绝对度极限。”

小猪皮皮举手“可是博士，如果我和叽叽比赛，我跑向一束光，叽叽跑离同一束光，我们测到的光不应该不一样吗？”

“在牛顿世界里是的，”博士点头，“但在爱因斯坦的世界里——不。你和叽叽都会测到完全相同的光。这意味着……”

他在空中写下洛伦兹变换公式

t=γt-vxc2

x=γx-vt

γ=1√1-v2c2

“这意味着时间和空间必须混合才能保证光不变。当度接近光时，γ变得很大，时间膨胀和长度收缩变得显着。”

为了演示，他让蝙蝠侠客以高（相对小动物们的高）绕圈飞行，同时携带一个闪光萤火虫囊。

地面上的钟显示蝙蝠飞了1o秒。

但蝙蝠自己携带的微型沙漏显示只过了9。5秒。

“o。5秒的时间差！”叽叽惊呼，“虽然很小，但真的存在！”

“如果蝙蝠能以99%光飞行，”博士计算，“这个差异会非常大——我们过一年，他只过几周。这就是着名的双生子佯谬的实质。”

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第三节质能方程的魔法

“现在，最着名的方程。”博士在全息屏上投出

e=mc2

“这个简单的等式，改变了世界。”他的声音充满敬畏，“它告诉我们质量是冻结的能量，能量是流动的质量。它们可以互相转化。”

他演示用一颗松果（质量m）放在特制的“质能转换模拟器”中——实际上是一个加热装置。当松果被加热（增加热能e）时，仪器显示它的“等效质量”增加了Δm=Δec2。

“虽然加热增加的质量微小到无法直接称量，但原理是真实的。”博士说，“在核反应中，极少量的质量亏损会转化为巨大的能量——这就是太阳光的原理，也是人类核能的原理。”

黑熊老怪突然问“博士，那么……思想呢？思想是能量吗？它有质量吗？”

全场安静。

博士沉吟片刻“根据e=mc2，如果思想伴随着大脑的某种能量过程，那么它确实对应着极微小的质量变化。但这涉及意识科学的最前沿……也许今晚稍后我们会探讨。”

他转而问“谁能告诉我，c2这个数字有多大？”

小老鼠米米举手“c=3x1o?米秒，所以c2=9x1o1?……非常大！”

“是的，所以一点点质量就能转化为巨大的能量。”博士总结，“这意味着两件事第一，宇宙中最大的能量源隐藏在物质里；第二……”

他停顿，环视大家“第二，我们每个生命，作为物质的存在，本身就是巨大的潜能。”

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第四节从狭义到广义的桥梁

“但是狭义相对论有个限制，”博士切换投影，“它只适用于没有引力的情况，或者说，只适用于惯性参考系——匀直线运动的观察者。”

投影上出现一个加的飞船。里面的乘客感觉被压向座椅——就像有引力在拉他们。

“爱因斯坦的伟大洞见来了加度和引力在局部不可区分——这就是等效原理。”