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我对狭义相对论的理解 原创内容
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我得承认，我对狭义相对论的理解，不是得得益于任何教科书，那些书太晦涩，容易把一个智力不错的年轻学生引入歧途。而是得益于一个智力普通的正常人的基本常识。 我得承认，狭义相对论本身是非常简单的，以至于凭爱因斯坦一人之力就可以把它完全建立起来。自它建立至今，100多年过去了，如果还认为它难于理解的话，只能怪罪于教育手段的落后，和编书者全无体谅之心。 什么是狭义相对论。我是这样认为的：对于一个物理过程，我们可以在不同的惯性系来描述它。不管你怎么描述，物理过程是不变化的，即它不依赖于描述。在不同的惯性系，描述该过程物理量的数值可以是不同的，但是这些数值是等价的，只不过是基于洛仑兹变换的等价。 为了理解狭义相对论，个人觉得就必须了解“等价性”。等价性有2个，其一是基于伽利略变换的等价性，其一是基于洛仑兹变换的等价性。 1）不能用基于伽利略变换的等价性来理解或者解释狭义相对论。同理也不能用基于洛仑兹变换的等价性来解释或理解非相对论理论。 那些所谓的运动时钟变缓，运动尺子变短，都是试图用基于伽利略变换的等价性来理解狭义相对论。这不是接近狭义相对论的捷径，而是魔障。 2）以生死论时间的相对性。 假设考虑一个人从生到死的这个物理过程。 从伽利略变换来讲，在任何惯性系来看，这个人的寿命的数值是一样的。这是基于伽利略变换的等价性。无可厚非。 从洛仑兹变换来讲，在不同的惯性系来看，这个人的寿命的数值是不同的，但是它们依然是等价的。只不过是基于洛仑兹变换的等价性（千万不要用基于伽利略变换的等价性来理解此事）。更无可厚非。这个人并不由于其他惯性系的人说他的寿命的数值小些而悲伤，也不会由于其他惯性系的人说他的寿命的数值大些而欢喜。因为这些寿命的数值都是等价的，基于洛仑兹变换下的等价性。 在讲狭义相对论时，讨论所谓的双生子佯谬类似于缘木求鱼。 3) 测量手段和仪器 任何惯性系中，我们在测量同一个物理过程。我们用的测量手段和测量仪器是完全一样的，是等价的，并没有任何丝毫的差别。我们所说的等价性是基于洛仑兹变化的等价性。 你不能说，从地上跑到运动的火车上，测量方法、测量仪器的制作方法、时钟和尺子会发生变化。如果你这样说，那么只说明你冥顽不化，还在用基于伽利略变换的等价性来理解狭义相对论。 其实每个惯性系所用的尺子和时钟是完全等价的。尽管在不同的惯性系来看A惯性系的同一把尺子，不同的惯性系得到的尺子长度的数值是不一样的，例如L1,L2,L3,L4….，但是你要记住这些数值(L1,L2,L3,L4…. )是等价的，即基于洛仑兹变换的等价性。 对于时钟也是一样。 注：网友answerhep 指出划线部分有误，严格来讲，划线部分的确有误。但是我的意思是：绝对时空观和相对时空观差别很大，在思想上最好不要混淆，虽然有时可以混淆。 [ Last edited by yiluwangxi on 2012-3-19 at 09:14 ] |
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此回复详细讨论下质点的速度吧。 假设考虑运动的质点c，它只在x方向运动。考虑先后的1，2两个事件。 质点c的运动的事实不依赖于惯性系，只是对它运动的描述依赖于惯性系。 在A惯性系来测量：tA1时刻，c的位置是xA1，tA2时刻，c的位置是xA2；那么速度是： vA=（xA2-xA1）/（tA2-tA1） 在B惯性系来测量同一个过程的速度是：tB1时刻，c的位置是xB1，tB2时刻，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。此为光速不变。 tA1，xA1；是在惯性系A对事件1的描述；tB1，xB1是在惯性系B对事件1的描述； tA2，xA2；是在惯性系A对事件2的描述；tB2，xB2是在惯性系B对事件2的描述 在A和B惯性系来看这两个事件：tB2-tB1不等于tA2-tA1；xB2-xB1不等于xA2-xA1 vA和vB由洛仑兹变化确定。 [ Last edited by yiluwangxi on 2012-3-21 at 11:10 ] |
17楼2012-03-21 11:08:40
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