牛顿与爱因斯坦眼中的时空观-11当光速变慢,会发生什么
狭义相对论的时间和空间将不再是相互独立无关的了,时间和空间的关系将难舍难分。在不同惯性系之间,时间和空间之间的关系可以通过洛伦茨变换来了解时间和空间如何互相牵扯。
牛顿与爱因斯坦眼中的时空观-11当光速变慢,会发生什么
狭义相对论的时间和空间将不再是相互独立无关的了,时间和空间的关系将难舍难分。在不同惯性系之间,时间和空间之间的关系可以通过洛伦茨变换来了解时间和空间如何互相牵扯。
举个例子大家就一清二楚了。问问大家,在你的面前假如我现在就用爱因斯坦喜欢用的火车车厢来举例。假如有一个车厢,而且是一节透明的车厢停在那里,那如果车厢里有两个人站在车厢的两端打开红光灯,要知道这两个人同时打开还是有多长的时间间隔打开,那就需要中测量,对不对?
好,我问你这个钟需要几个?如果放在车上用一个钟的话,肯定是放在这两个人的中间,对不对?那么两边的光速是一样的,传到钟这里的时间就一样。所以根据钟这里的探测装置就可以测得时间差。如果用两个钟,两边的人每人一个,那么一开灯自动测时间的话是可以的,对不对?但是这两个钟是不是就要先校准?如果校准最保险的方法还是在距离他们两个人中间的等距离的地方用电磁波校准。是不是?
可能有的人要问了,没那么复杂,两个人在一起校准好钟在各自各就各位。这个不行,你忘了汤普金斯戴着手表骑自行车的时候,手表就走慢了。那这两个人各就各位的过程当中,走的速度不能保证一样中快慢就不一样。虽然这个变化十分微小,但是从理论上说这种方式就是会产生误差。
好,你看在一个静止的参考系里边,这个时间都那么复杂,需要和空间位置问题相关联。那么火车匀速开的这段时间就更复杂了。而且我说了半天,大家注意了没有我说的是测量,而没有说看。那么为什么不能说看呢?因为一个人的两只眼睛,你不能同时盯着两个不同的地方,分不出去的,所以只能是测量,不是看到的问题。所以在相对论运动学的问题研究中,一定要依靠仪器测量的。
至于人眼会看到什么样的景象,以后我们专门讨论。如果车厢以速度为沿直线运动,如果车上两端两人开灯的时间间隔为零,也就是同时开灯。那么车上的人当然觉得车子和没有运动的情况是一样的。因为它就在一个惯性参考系里边,所以两边灯光会同时传到中间的这个探测器。
那地面上?地面上的人认为两端发出来的光,地面上看起来他车子两端发出来光,相对地面也是同样的光速往中间传播。但是他看到车子是在往前走……