相对论仅仅是视觉误差?动尺变短只是光速问题,但物体本身属性变了吗?倘若有一传感器与一刻度尺相对静止做高速运动,传感器可将

相对论仅仅是视觉误差?
动尺变短只是光速问题,但物体本身属性变了吗?倘若有一传感器与一刻度尺相对静止做高速运动,传感器可将长度反映给一相对地面静止的电脑.按照相对论,我们看刻度尺变短了,但电脑上显示的长度变短了吗?
天崖巡查员 1年前 已收到1个回答 举报

南极飘雪 幼苗

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要理解高中书本上所说的尺缩现象,就必须先澄清一点.这个尺缩是两个始终保持相对运动的惯性参考系上测量同一把尺子(相对于其中一个是始终静止的)而得到的奇特现象
在相对论中,一切物理量都是4维的,(X Y Z 以及时间T).
以下解释只是“高中尺缩”的一个小方面如果要完全理解就去看《论动体的电动力学》运动部分就行了.(以下讨论只在狭义相对论中进行)
首先测量长度是一个人在同一时刻读出当前尺子两端所在坐标,然后相减,由此得出长度.
因此"同时性"是一个很重要的东西,如果测量不能保证"同时"那么长度也必然会有偏差
相对论是由一个最为本质的问题所引发的,爱因斯坦称之为"同时性的相对性".简单的说就是处于不同的参考系中的人对于"同时"的理解是不同的.在一列火车上的认为同时的事件在地面上的人看来并不是同时的.或者说火车上车头与车尾的读数相同的时钟在地面上看并不是读数相同的.引发这个现象的本质就可由所谓的光速不变原理推导而出.由此得出"同时"是相对的
这就好像小学时学过的一篇有关学生上课画画的课文,具体的内容我忘了,简单说就是坐在不同位置上的小盆友画的同一个东西形状外貌全然不同.因为视角不同产生了相对性.
同理我们可以将"同时性的相对性"理解成以不同的视角看待问题,我们在最开始说过任何物理量都是4维的,可以理解火车和地面就是两个坐在不同位置的小盆友,火车上的是正对着看的,而地面上的是侧着看的,而两个时钟的指针的重合性就是他们所观察的东西,不难相信这两种视角下时钟指针的重合性是不同的.
既然如此火车上的人就会认为地面上的人在测量尺子长度时并不是同时测量了两端所在坐标,然后相减,因此长度就不会等于自己在静止条件下测得的火车上尺子的长度.(至于是伸长还是缩短)就自己看《论动体的电动力学》理解吧.
有一个重要的概念希望提问者能够树立:相对论并不是一个说一切都是相对的理论.很多相对论学家都认为“相对论”这个名字起得很不好,其实最贴切的名字应该是“绝对论”!,相对论是想要人们明白时空是不可分的一切物理量都是4维的,在4维下去看问题,就没有所谓的相对这一说.一切都是绝对的.就好像一个三维几何体,你认为能够用一张2维图表述清楚吗?如果你这样想想那么你就不会认为尺缩是物质的属性改变.
而事实上物质的属性就是4维的,当你站在不同的参考系下显然属性就看起来不同了.
正如一首小学学的诗中所说:横看成岭侧成峰,远近高低各不同.
相对论想要告诉我们正是为什么会这样
答案是:只缘身在此山中(用三维去看一个4维的东西)
接下来我们来讨论非高中所讲的尺缩,也许是楼主很想知道的,要想全面了解的话,就必须学习用4维语严描述的相对论(也就是学习闵氏四维空间)
一.如果我们讨论的尺缩是一个原本静止于地面上的尺子,突然动起来了,以匀速向前运动.那么请问静止时和运动时测量的尺子长度会不一样吗,是不是答案和“高中尺缩”的结论是一致的,运动后尺子缩短一个与运动速度有关的倍速呢?
答案是错误!相反,运动后尺子长度反而增长了!可以这样理解,把车看成是一根弹簧,当车头启动后,车尾要经历一端时间才能接受到车头启动的这个信息,于是才会启动.就好像波的传播是有时间的(事件的传播).注意,虽然我们一般讨论的是刚体,但是我们在考虑到事件传播这个因素时就必须对刚体这个模型进行修改(因为刚体本来就是为了研究的方便而抽象出来的模型,如果与实际不符,那就只能说是模型错了,即刚体的想法是错的,这里的讨论不能用刚体,于是必须修改).
二.考虑一个原本运动然后突然停止的尺子,那么请问尺子的长度会有刚才的现象吗?
答案是:尺子长度会改变,同样也是尺子在运动时长度长,静止时长度短!同样可以用弹簧类比,想象一根拉伸弹簧撞在墙上而被压缩.
总结:这里我们得出了一个很重要的概念,一般的相对论书都不会去讲,其实运动是会使尺子长度改变的,但是不同的讨论切入点得到的答案是不同的.
高中课本上的尺缩是动的短,而我后面讨论的这种情况却是动的长.
接下来是问题三.如果一根尺子原本静止,然后突然运动起来,运动一段时间后又突然静止下来,请问尺子静止后的长度是否等于原长?
答案:尺子经历了两个不同的阶段,而尺子在这两个阶段长度的改变比是与其加速度有密切关系的因此这个问题的答案比较复杂,一般而言应该是不等的,而且是小于.
如果想完全了解这个问题的答案,就好好学习四维语言下的相对论吧!

1年前

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