牛顿与爱因斯坦眼中的时空观-12狭义相对论的建立
从这节课开始,时空观的研究将进入精准计算的阶段。同时也告诉大家,这一理论也是经过实践检验的。
上节课我们已经举过例子了,因为光的传播需要时间,同时光在真空中各惯性参考系中的传播速度是一样的。所以相对运动的两个惯性系对事件的是否同时的测量的结果就不一样。回忆一下,如果车厢以速度为沿直线运动,车上的人认为如果两端同时发光,中央探测器同时接收到信号,但是地面上的人认为如果中央探测器同时接收到光信号,那么一定是车尾先发信号。所以对于相对运动的参考系发生在不同位置的时间,同时还是不同时是相对的,不是绝对的。
这个动画可以看看车往右走,车厢正中间的一个光源往两边传播的光。以车为参考系,当然两边同时接收到光,但是地面上看后面车尾迎光而来,前面的车壁被光追着,所以车尾先接收到光。用涡轮次变换式算算,假设火车为动气K撇C地面为静气K系,车厢中的光往两边传,两端接收的事件的时间分别为T1撇和T2瞥。车厢的长度为dotax撇等于X2撇减去X1撇。因为车上车的同时两端接收到光信号,所以德耳塔T撇等于T2撇减去T1撇等于0,可以利用洛伦茨变换计算得到。地面上测得的结果是时间间隔不为零,车尾角质车头用较少的时间接收到光。
你看计算中因为两件事情发生的地点不在同一处,所以得塔X撇不等于0,所以相对运动的参考系不认为是同时发生。如果德耳塔X撇等于0,也就是发生在同一处。那么同时发生的事件,相对运动的参考系也认为是同时发生的这就是相对论的同时性,具有这样的相对性。
还记得汤普金斯的相对论梦境吗?在速度极限很低的城市里,地面上的钟经过了30分钟,骑着自行车的汤普金斯的手表慢的很,只经过了五分钟。显然这个歧义表达的内容是动中变慢。
这里要搞清楚一点,动和不动是相对的。所以我和你相对运动,你觉得我的中慢了,我还觉得你的中慢了。那么到底是谁的中慢了呢?我们两个人停下来比行不行?不行,要停下来就涉及到加速度运动了,因为你要减速停下来,对不对?所以只要改变速度问题,就不再局限于惯性参考系了。
好,那就超出狭义相对论的问题。所以在狭义相对论中只能讨论到相互认为针对自己运动的那一方的钟慢了。光脉冲中的计时机制是脉冲光来回算一个单位时间……