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[交流]
我對狹義相對論的理解 原創(chuàng)內(nèi)容
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我得承認(rèn)，我對狹義相對論的理解，不是得得益于任何教科書，那些書太晦澀，容易把一個(gè)智力不錯的年輕學(xué)生引入歧途。而是得益于一個(gè)智力普通的正常人的基本常識。 我得承認(rèn)，狹義相對論本身是非常簡單的，以至于憑愛因斯坦一人之力就可以把它完全建立起來。自它建立至今，100多年過去了，如果還認(rèn)為它難于理解的話，只能怪罪于教育手段的落后，和編書者全無體諒之心。 什么是狹義相對論。我是這樣認(rèn)為的：對于一個(gè)物理過程，我們可以在不同的慣性系來描述它。不管你怎么描述，物理過程是不變化的，即它不依賴于描述。在不同的慣性系，描述該過程物理量的數(shù)值可以是不同的，但是這些數(shù)值是等價(jià)的，只不過是基于洛侖茲變換的等價(jià)。 為了理解狹義相對論，個(gè)人覺得就必須了解“等價(jià)性”。等價(jià)性有2個(gè)，其一是基于伽利略變換的等價(jià)性，其一是基于洛侖茲變換的等價(jià)性。 1）不能用基于伽利略變換的等價(jià)性來理解或者解釋狹義相對論。同理也不能用基于洛侖茲變換的等價(jià)性來解釋或理解非相對論理論。 那些所謂的運(yùn)動時(shí)鐘變緩，運(yùn)動尺子變短，都是試圖用基于伽利略變換的等價(jià)性來理解狹義相對論。這不是接近狹義相對論的捷徑，而是魔障。 2）以生死論時(shí)間的相對性。 假設(shè)考慮一個(gè)人從生到死的這個(gè)物理過程。 從伽利略變換來講，在任何慣性系來看，這個(gè)人的壽命的數(shù)值是一樣的。這是基于伽利略變換的等價(jià)性。無可厚非。 從洛侖茲變換來講，在不同的慣性系來看，這個(gè)人的壽命的數(shù)值是不同的，但是它們依然是等價(jià)的。只不過是基于洛侖茲變換的等價(jià)性（千萬不要用基于伽利略變換的等價(jià)性來理解此事）。更無可厚非。這個(gè)人并不由于其他慣性系的人說他的壽命的數(shù)值小些而悲傷，也不會由于其他慣性系的人說他的壽命的數(shù)值大些而歡喜。因?yàn)檫@些壽命的數(shù)值都是等價(jià)的，基于洛侖茲變換下的等價(jià)性。 在講狹義相對論時(shí)，討論所謂的雙生子佯謬類似于緣木求魚。 3) 測量手段和儀器 任何慣性系中，我們在測量同一個(gè)物理過程。我們用的測量手段和測量儀器是完全一樣的，是等價(jià)的，并沒有任何絲毫的差別。我們所說的等價(jià)性是基于洛侖茲變化的等價(jià)性。 你不能說，從地上跑到運(yùn)動的火車上，測量方法、測量儀器的制作方法、時(shí)鐘和尺子會發(fā)生變化。如果你這樣說，那么只說明你冥頑不化，還在用基于伽利略變換的等價(jià)性來理解狹義相對論。 其實(shí)每個(gè)慣性系所用的尺子和時(shí)鐘是完全等價(jià)的。盡管在不同的慣性系來看A慣性系的同一把尺子，不同的慣性系得到的尺子長度的數(shù)值是不一樣的，例如L1,L2,L3,L4….，但是你要記住這些數(shù)值(L1,L2,L3,L4…. )是等價(jià)的，即基于洛侖茲變換的等價(jià)性。 對于時(shí)鐘也是一樣。 注：網(wǎng)友a(bǔ)nswerhep 指出劃線部分有誤，嚴(yán)格來講，劃線部分的確有誤。但是我的意思是：絕對時(shí)空觀和相對時(shí)空觀差別很大，在思想上最好不要混淆，雖然有時(shí)可以混淆。 [ Last edited by yiluwangxi on 2012-3-19 at 09:14 ] |
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5樓2012-03-17 10:17:04
8樓2012-03-18 22:27:05
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此回復(fù)詳細(xì)討論下質(zhì)點(diǎn)的速度吧。 假設(shè)考慮運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)c，它只在x方向運(yùn)動�？紤]先后的1，2兩個(gè)事件。 質(zhì)點(diǎn)c的運(yùn)動的事實(shí)不依賴于慣性系，只是對它運(yùn)動的描述依賴于慣性系。 在A慣性系來測量：tA1時(shí)刻，c的位置是xA1，tA2時(shí)刻，c的位置是xA2；那么速度是： vA=（xA2-xA1）/（tA2-tA1） 在B慣性系來測量同一個(gè)過程的速度是：tB1時(shí)刻，c的位置是xB1，tB2時(shí)刻，c的位置是xB2；那么速度是：vB=（xB2-xB1）/（tB2-tB1） 如果vA=真空光速，那么vB=真空光速。此為光速不變。 tA1，xA1；是在慣性系A(chǔ)對事件1的描述；tB1，xB1是在慣性系B對事件1的描述； tA2，xA2；是在慣性系A(chǔ)對事件2的描述；tB2，xB2是在慣性系B對事件2的描述 在A和B慣性系來看這兩個(gè)事件：tB2-tB1不等于tA2-tA1；xB2-xB1不等于xA2-xA1 vA和vB由洛侖茲變化確定。 [ Last edited by yiluwangxi on 2012-3-21 at 11:10 ] |
17樓2012-03-21 11:08:40
23樓2012-04-20 23:19:05
2樓2012-03-17 08:11:39
3樓2012-03-17 08:44:58
4樓2012-03-17 10:00:44
6樓2012-03-17 14:14:54
7樓2012-03-17 20:42:00
9樓2012-03-18 23:15:34
10樓2012-03-18 23:58:07
孫??30
至尊木蟲 (知名作家)
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- 貴賓: 0.961
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11樓2012-03-19 01:12:31
12樓2012-03-19 15:13:26
14樓2012-03-21 09:14:21
15樓2012-03-21 10:28:38
16樓2012-03-21 10:45:12
18樓2012-03-21 11:12:41
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有人要問tA1和tB1是怎么來的。是什么意思，有什么關(guān)系？ 請參考我的主貼的第3點(diǎn)。A慣性系的時(shí)鐘和B慣性系的時(shí)鐘是完全等價(jià)的，基于洛侖茲變化下的等價(jià)。假設(shè)你從A慣性系，拿著A的鐘，跳到B慣性系，假設(shè)這個(gè)過程不改變B鐘的任何性質(zhì)。那么現(xiàn)在的A鐘就是B鐘了。 然后你看作鐘，計(jì)事件 1和2的時(shí)間，這該沒什么疑問了吧。 同理 xA1和xB1的關(guān)系也是這樣考慮的。不用贅述。 [ Last edited by yiluwangxi on 2012-3-21 at 11:26 ] |
19樓2012-03-21 11:20:18
20樓2012-03-23 10:45:09
22樓2012-04-20 22:59:13
24樓2012-04-20 23:21:02
25樓2012-04-20 23:22:43
26樓2012-04-29 14:36:55
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小木蟲: 金幣+0.5, 給個(gè)紅包，謝謝回帖
小木蟲: 金幣+0.5, 給個(gè)紅包，謝謝回帖
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樓主對狹義相對論的理解部分是對的，但其中的部分問題我認(rèn)為還有待商榷。 1. 相對論的本質(zhì)實(shí)際上是在說測量結(jié)果與測量儀器(或觀測者)所處的狀態(tài)(坐標(biāo)系)有關(guān)。這一原理既堅(jiān)持了物理過程的客觀性，又辯證地堅(jiān)持了觀測結(jié)果的相對性。打個(gè)簡單的比方，有人在馬路上撿到了一百元錢，并把它交給了警察。這件事是唯物的客觀事實(shí)。但是，有人評論這件事時(shí)可能說，這個(gè)人思想高尚，值得大家學(xué)習(xí)；也有人評論這件事時(shí)可能說，這個(gè)人傻冒，撿了錢還上交，不值得學(xué)習(xí)。你看，客觀的一件事，怎么得出兩個(gè)截然相反的評判？其實(shí)，大家都看得明白，這是因?yàn)樵u論的人不同，他們對這件事“測量”的“尺度”不同而已。因此，所有的測量結(jié)果一定是客觀事實(shí)與觀測儀器相互作用的結(jié)果，所以觀測儀器所處的狀態(tài)(坐標(biāo)系)是不可忽略的，除非這種影響小到不至于引起明顯的測量結(jié)果變化。當(dāng)運(yùn)動處于低速時(shí)，因相對論效應(yīng)帶來的影響很小，所以并未引起大家的注意，但在高速時(shí)，這種影響不可忽略，所以引起一些看起來所謂“怪異”的結(jié)論。不過，這些所謂的怪異結(jié)論實(shí)際上都是可以解釋的。 2. 上面樓主所說的“運(yùn)動的尺變短”和“運(yùn)動的鐘變慢”是“伽利略變換”的結(jié)果，這一點(diǎn)我不認(rèn)同。事實(shí)上，這一點(diǎn)恰恰是“洛倫茲變換”的結(jié)果。因?yàn)榘凑铡百だ宰儞Q”運(yùn)動的尺和鐘是不會發(fā)生變化的。至于理論證明，可以參考的書很多，這是狹義相對論的內(nèi)容。 3. 有這么一悖論，說，一列火車靜止時(shí)長2公理，一段山洞，靜止時(shí)長1公理。根據(jù)狹義相對論，如果火車足夠快，那么火車的兩頭有可能同時(shí)處于山洞中。但是，如果站在火車上看，卻是山洞變得更短，怎么可能火車的兩頭同時(shí)處于山洞中呢？其實(shí)，這個(gè)悖論的根源在于，在地面上看，火車的兩頭(不在同一地點(diǎn))同時(shí)處于山洞中的兩個(gè)事件，在火車上看來是一前一后不同時(shí)發(fā)生的。即車頭先出山洞，車尾后進(jìn)山洞。這即是狹義相對論的同時(shí)的相對性原理。 4. 關(guān)于時(shí)間與生命的問題，實(shí)際上這是廣義相對論的問題。有一個(gè)悖論是這么說的，有雙胞胎兄弟，一個(gè)坐飛船出去，回來后發(fā)現(xiàn)自己變年輕了。但如果站在出去的人的坐標(biāo)系里看，是在地球上的人離自己而去，所以地球上的人應(yīng)該變年輕。結(jié)果是矛盾的。這個(gè)悖論的根源在于誰是在非慣性系中的人。判斷一個(gè)系是否慣性系，是看無力作用時(shí)，物體在該系中是否保持不動或勻速直接運(yùn)動。顯然，忽略地球的緩慢轉(zhuǎn)動，只有飛出去的人是在非慣性系中的，而在地球上的人是在慣性系中的。所以結(jié)論是飛出去的人變年輕了。 相對論思想深邃，理論優(yōu)美，我本人對它很玩味。不過，我的黎曼幾何還沒學(xué)到家，所以廣義相對論的理論計(jì)算還搞不定。愿與各位共勉！ |
27樓2012-12-15 11:10:20
簡單回復(fù)
見證201113樓
2012-03-19 15:34
回復(fù)
hls8591521樓
2012-03-23 11:12
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