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在飛行中，從較高的巡航速度減速到較低的進(jìn)近速度，隨著速度下降率的持續(xù)增加，我們會(huì)產(chǎn)生一種減速感，這是減速感中的一種。一旦減速率穩(wěn)定下來、恒定不變，這種感覺就變成一種以穩(wěn)定的速度“懸”在那里的感覺——即使仍然在減速，也不再有速度降低感覺（甚至不再有速度存在的感覺）。更具欺騙性的是，如果細(xì)微操作使減速率持續(xù)降低，即使飛機(jī)仍在減速（但減速率在下降），這種感覺也會(huì)變成加速。

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（圖片來源：Wilcopub）

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上述感覺完全符合愛因斯坦的廣義相對(duì)論。事實(shí)上，你已親身體驗(yàn)了所謂的“等效原理”！等效原理指出，觀測(cè)者無法區(qū)分出一個(gè)局部區(qū)域（frame）所處的恒定加速（或減速）狀態(tài)還是因?yàn)槭芡饬ψ饔眠€是因?yàn)樘幵谧杂陕潴w狀態(tài)。繞地球旋轉(zhuǎn)的飛機(jī)就是物理學(xué)家所說的局部區(qū)域，它是一個(gè)盒子，或者說是一個(gè)有利觀察點(diǎn)?！白杂陕潴w”的局部區(qū)域是指沒有外力作用。因此，如果你從飛機(jī)上跳下來，你處于“自由落體”狀態(tài)，而宇航員進(jìn)入太空時(shí)是失重的，盡管這兩個(gè)局部區(qū)域都受到重力的作用；這是因?yàn)樵谔鴤阏呋蛴詈絾T的尺度上，重力產(chǎn)生了大致恒定的加速度，從而造成了失重的錯(cuò)覺。根據(jù)等效原理，當(dāng)加速度恒定時(shí)，你的飛機(jī)相當(dāng)于一個(gè)自由落體的局部區(qū)域——這就是為什么你這時(shí)感覺不到自己在移動(dòng)。

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一旦加速度不再恒定，你就不再處于自由下落的狀態(tài)，取而代之的是一種加速或減速的感覺。你的感覺并不取決于你相對(duì)于地球的加速度，而取決于你相對(duì)于飛機(jī)的加速度。所以，如果你的減速率在下降，你會(huì)有一種加速感而不是減速感，儀表盤上的示數(shù)是相對(duì)于地球的，而不是飛機(jī)之前的加速度。

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（圖片來源：Forbes）

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這種對(duì)加速感或減速感的誤解是否可能類似于對(duì)膨脹宇宙的測(cè)量的曲解？舉個(gè)例子，當(dāng)宇宙的密度隨著膨脹而降低，稀釋了重力的影響時(shí)，膨脹的速度繼續(xù)被重力減慢，但減速率卻在不斷降低，從而產(chǎn)生相對(duì)膨脹的錯(cuò)覺。換言之，最近所有關(guān)于宇宙膨脹速度加速的討論，是否有可能是膨脹減速率不斷下降所造成的錯(cuò)覺？

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（圖片來源：NASA）

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不幸的是，膨脹的宇宙不能用如此簡(jiǎn)單的理論來理解。等效原理只適用于外力作用產(chǎn)生恒定加速度的局部區(qū)域。這個(gè)要求實(shí)際上限制了力場(chǎng)中自由下落局部區(qū)域的尺寸。宇宙的不同部分受力并不相同，因此通常也不會(huì)處于同一個(gè)自由下落的局部區(qū)域中。同樣，等效原理適用于因外力而產(chǎn)生加速度的局部區(qū)域，即來自該區(qū)域外部的力。但是，當(dāng)人們談?wù)撚钪鏁r(shí)，并不存在“外部”；因此，宇宙膨脹必須由宇宙本身及其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)來決定。

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相關(guān)知識(shí)

宇宙加速膨脹是宇宙的膨脹速度越來越快的現(xiàn)象。以天文學(xué)術(shù)語來說，就是宇宙標(biāo)度因子 a(t) 的二次導(dǎo)數(shù)是正值，這意味著星系遠(yuǎn)離地球的速度，隨著時(shí)間演進(jìn)，應(yīng)該會(huì)持續(xù)地增快。這速度是哈勃定律里所提到的退行速度。于1998年觀測(cè)Ia超新星得到的數(shù)據(jù)，提示宇宙的膨脹速度正在加快。

加速度是物理學(xué)中的一個(gè)物理量，是一個(gè)矢量，主要應(yīng)用于經(jīng)典物理當(dāng)中，一般用字母{\displaystyle?\mathbf?{a}?}表示，在國(guó)際單位制中的單位為米每二次方秒（{\displaystyle?\mathrm?{m/s^{2}}?}）。

加速度是速度矢量對(duì)于時(shí)間的變化率，描述速度的方向和大小變化的快慢。在經(jīng)典力學(xué)中，牛頓第二定律說明了力和加速度成正比，這定律又稱為“加速度定律”。假設(shè)施加于物體的合外力為零，則加速度為零，速度為常數(shù)，由于動(dòng)量是質(zhì)量與速度的乘積，所以動(dòng)量守恒。在電動(dòng)力學(xué)里，呈加速度運(yùn)動(dòng)的帶電粒子會(huì)發(fā)射電磁輻射。

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作者：?Kristine Spekkens

FY：胖頭魚

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