伽利略的相对性原理对于我们现代人来说,是相当好理解的,但是请大家千万记住这个原理。在后面我们还会提到这个原理,它跟相对论的诞生可是有着莫大的关系,但是你千万别把伽利略的相对性原理当做是相对论了。
伽利略变换式
伽利略在提出了相对性原理之后,觉得用一句话来表述这个原理还是显得不够简洁、不够酷。伽利略想,好歹我也是个数学家,我怎么着也应该用数学的语言来描述我发现的这条伟大的原理吧。于是没过多久,伽利略就提出了几个数学公式,用来描述相对性原理。后人把这几条数学公式就叫做伽利略变换式。在我们现代人眼里看来,这个变换式其实是相当简单的,只需要用到一点点小学数学知识即可,现在我要给大家出一道小学数学的应用题(别怕别怕,我知道你已经N年没有解过数学题了,但我保证这道数学题能勾起你很多美好的童年回忆):
小明和小红一起来到公交车站,两人见面以后互相对了手表确定了时间,小红要坐的车先来,小红登上公交车开动的时候刚好是7点整,公交车以10米/秒的速度开走了。问:1分钟以后小红距离小明多远?小红和小明的手表分别是几点?
麻烦你别跳过上段,稍稍有点儿耐心,看一下我们的问题。可能你脑袋里面一大堆问号,怀疑是不是我又在出脑筋急转弯的题了。小明和小红的手表走时完全准吗?公交车走的是直线吗?小明在一分钟内确实没动吗?你这个距离是按照公交车头还是车尾算?小明是一直站着的吗?真的没趴下来?
我理解你这种心情,社会上混久了,总觉得简单的背后藏着什么陷阱。我现在很诚恳地告诉你,确实没有任何陷阱,忽略你的那些疑惑,这就是一道小学数学应用题。下面是解法:
1.一分钟等于60秒。小红距离小明的距离S=vt=10×60=600(米)。
2.小明和小红的手表都是7点01分。
上小学的时候,为了解这道题,老师一般喜欢给我们画一幅下面这样的图来解释这道题目:
小明和小红各自代表一个坐标系的坐标原点,且初始位置相同,有一只大懒猫在小明的坐标系中的坐标x处睡大觉,此时小红以速度v沿着X轴方向做匀速直线运动,t时间以后,设大懒猫在小红的坐标系中的坐标为x’(注意这个是x一撇),求x’和x之间的关系式以及小明的时间t和小红的时间t’之间的关系式。
注:以上内容图略,图片内容请参考原图书