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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，容易把一個智力不錯的年輕學(xué)生引入歧途。而是得益于一個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)值是等價的，只不過是基于洛侖茲變換的等價。 為了理解狹義相對論，個人覺得就必須了解“等價性”。等價性有2個，其一是基于伽利略變換的等價性，其一是基于洛侖茲變換的等價性。 1）不能用基于伽利略變換的等價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性來解釋或理解非相對論理論。 那些所謂的運動時鐘變緩，運動尺子變短，都是試圖用基于伽利略變換的等價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）以生死論時間的相對性。 假設(shè)考慮一個人從生到死的這個物理過程。 從伽利略變換來講，在任何慣性系來看，這個人的壽命的數(shù)值是一樣的。這是基于伽利略變換的等價性。無可厚非。 從洛侖茲變換來講，在不同的慣性系來看，這個人的壽命的數(shù)值是不同的，但是它們依然是等價的。只不過是基于洛侖茲變換的等價性（千萬不要用基于伽利略變換的等價性來理解此事）。更無可厚非。這個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。因為這些壽命的數(shù)值都是等價的，基于洛侖茲變換下的等價性。 在講狹義相對論時，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，是等價的，并沒有任何絲毫的差別。我們所說的等價性是基于洛侖茲變化的等價性。 你不能說，從地上跑到運動的火車上，測量方法、測量儀器的制作方法、時鐘和尺子會發(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性來理解狹義相對論。 其實每個慣性系所用的尺子和時鐘是完全等價的。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…. )是等價的，即基于洛侖茲變換的等價性。 對于時鐘也是一樣。 注：網(wǎng)友answerhep 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：絕對時空觀和相對時空觀差別很大，在思想上最好不要混淆，雖然有時可以混淆。 [ 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)點的速度吧。 假設(shè)考慮運動的質(zhì)點c，它只在x方向運動�？紤]先后的1，2兩個事件。 質(zhì)點c的運動的事實不依賴于慣性系，只是對它運動的描述依賴于慣性系。 在A慣性系來測量：tA1時刻，c的位置是xA1，tA2時刻，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過程的速度是：tB1時刻，c的位置是xB1，tB2時刻，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
11樓2012-03-19 01:12:31
12樓2012-03-19 15:13:26
14樓2012-03-21 09:14:21
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16樓2012-03-21 10:45:12
18樓2012-03-21 11:12:41
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)。這一原理既堅持了物理過程的客觀性，又辯證地堅持了觀測結(jié)果的相對性。打個簡單的比方，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。但是，有人評論這件事時可能說，這個人思想高尚，值得大家學(xué)習(xí)；也有人評論這件事時可能說，這個人傻冒，撿了錢還上交，不值得學(xué)習(xí)。你看，客觀的一件事，怎么得出兩個截然相反的評判？其實，大家都看得明白，這是因為評論的人不同，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)運動處于低速時，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，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)論實際上都是可以解釋的。 2. 上面樓主所說的“運動的尺變短”和“運動的鐘變慢”是“伽利略變換”的結(jié)果，這一點我不認(rèn)同。事實上，這一點恰恰是“洛倫茲變換”的結(jié)果。因為按照“伽利略變換”運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，一列火車靜止時長2公理，一段山洞，靜止時長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處于山洞中呢？其實，這個悖論的根源在于，在地面上看，火車的兩頭(不在同一地點)同時處于山洞中的兩個事件，在火車上看來是一前一后不同時發(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的相對性原理。 4. 關(guān)于時間與生命的問題，實際上這是廣義相對論的問題。有一個悖論是這么說的，有雙胞胎兄弟，一個坐飛船出去，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。這個悖論的根源在于誰是在非慣性系中的人。判斷一個系是否慣性系，是看無力作用時，物體在該系中是否保持不動或勻速直接運動。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
回復(fù)
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