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张祥前 理解相对论尺缩效应

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张祥前DS 发表于 2014-12-31 19:43 | 显示全部楼层
如何正确理解相对论中的尺缩效应?
英国著名诗人亚历山大•波普在牛顿的故居题诗:“自然和自然规律隐匿在一片黑暗之中。上帝说:让牛顿出世吧!于是一切都变得光明了。”
英国作家斯奎耳模仿亚历山大•波普为牛顿写的诗,为爱因斯坦写了一个《警句》:“但如此不会长久,魔鬼嚎叫道:‘派爱因斯坦去!’于是,世界又恢复了黑暗。
相对论诞生已经一百多年,真正理解相对论的人极少,大部分认同相对论的人其实对相对论是一知半解,人云亦云罢了。如果你真心的想把相对论搞清楚,你会发现相对论看起来是如此荒唐,没有大彻大悟和高超智慧的人,你没用办法理解相对论。我可以断言,这个世界真正理解相对论的人仍然只有那么几个人而已。
相对论的出现我认为并不奇怪,奇怪的是欧洲人是怎么会承认相对论的?爱因斯坦的论文如果在中国永远都不会发表的。
下面我们来聊聊相对论中尺缩效应。
相对论认为一个物体相对于我们观察者以速度v运动的时候,这个物体沿运动方向的长度会缩短一个因子√(1 - v2/C2)【C是光速】。
一个相对于我们静止的棍子一米长,现在令棍子纵向运动,速度为v,长变成了√(1 - v2/C2)米,运动的时候长度缩短了,相对论最不可思议的是:物体一旦以光速相对于我们运动的时候,长度为零,长度为零,哈哈,这个物体就不存在了,物体以光速运动物体就凭空消失了?
怎么正确理解相对论光速运动长度为零?
我们测量一个物体的长度,这个物体是静止或者是在运动,在相对论诞生之前无关紧要的,相对论告诉我们,物体的运动会影响到我们对物体长度的测量。
通常测量一个物体的长度,总是要把物体与量尺放在一起,测量时量尺与被测量物体之间的位置保持固定,这样物体首尾两端所对应量尺上的刻度之差既为物体的长度。
如果在测量物体时,物体与量尺之间的位置相对运动,那么这种方法测得的结果就不准确了。这就要求在测量运动物体的首尾两端时要同时进行。
那么怎样测量才算是同时的呢?这里又涉及到时间的同时性概念,我们说这个测量是同时进行的,如果在被测物体首尾两端的两个观察者所用的时钟是同步的,并且在读取量尺上的读数时,两个时钟所指示的时间是一样的话。这样测量所得的结果与物体运动的速度就无关。
而我们通常所指的测量是由一个观察者同时对物体首尾两端进行的测量。当物体静止时,我们只需一个观察者即使在不同的时刻进行测量,其结果也不会有影响。
但是当所研究的对象是在一个高速运动的物体时,被认为是同时测量的两个端点就不一定是同时进行的了。
相对论强调的是在空间中每一个点对应一个时刻,不同的空间点,某一个观察者看是同时发生的两个事情,另一个相对运动的观察者发现不是同时的,同时因空间位置不同、观察者的相互运动而不同。
我们知道,光速是有限的,光在空间的运动是需要时间的。测量物体的长度时,只有当物体两端发出的光信号同时到达观察者所在的位置时,测量物体的长度才可以真正代表着物体真实的长度。
所以,相对论中的缩短效应是一种因为测量而引起的效应,不是物体的长度真实的、绝对的缩短了。测量是一种活动,也是一种运动,物体的运动很自然的会影响到观察者的测量。
相对于我们观测者静止的一个汽车,我们观测者测量其长度,是3米长。这个汽车相对于我们观测者有3米长------这仅仅是一个几何概念,一旦这个汽车相对于我们观测者以某个速度运动起来,这个汽车的长度问题不光是几何问题了,而包含了物理问题,物理------就是我们观测者对物质世界运动的描述,所以,运动的汽车的长度问题和我们观测者 测量是紧密的联系在一起的,没有观测者,或者不指明哪一个观测者,谈论运动的汽车的长度问题是没有意义的。并且,我们还要把测量的结果和观察者的测量活动联系在一起。
   运动的汽车长度缩短了,是相对于某一个观测者----不是任何一个观测者都认为汽车缩短了----物理规律是我们观测者对物质世界运动的一种描述-----当然与我们观测者的描述有关-----所以只有相对于某一个确定的观测者才有意义。
有一个悖论可以加深我们对相对论尺缩效应的认识。
一个农民有一个8米的仓库,一个司机驾驶9米的汽车以接近光驶向仓库,农民说,由于相对论尺缩效应,我的仓库静止,长度不变,你汽车运动,长度收缩,所以可以装下你的汽车。
而司机说,我的汽车在我看来是静止的,长度不变,是9米,而你仓库是运动的,你的仓库要小于8米,所以你的仓库装不下我的汽车。
哪一个看法是正确的?
司机和农民都是看到汽车先碰到仓库墙壁,后进仓库门。但是,确定了汽车碰到墙壁,再到确定汽车进仓库门,这个信号的传递需要时间,对于司机来说,他看到了汽车碰壁的时候,汽车已经进了仓库的门。汽车碰壁的事情发生汽车进仓库的门之后。所以,农民的看法是正确的。
有很多人认为讨论相对论这些效应纯粹是无聊,其实,这里面隐藏着巨大秘密。
相对论告诉我们物体以光速运动就不占用空间,这个为人类以后大规模的瞬间移动技术提供了理论根据。我们知道,物体在地球上空运动速度很快,会和空气剧烈的摩擦而产生高温,使物体烧毁。
但是物体一旦以光速运动,不占用空间,质量和电荷特性消失,和别的物体不发生相互作用,两个刚体甚至可以轻易的穿越过去。所以,光速运动的物体反而变成可以实现的技术,因为不需要特别耐高温的材料。
相对论的深入研究,统一场论【百度统一场论4版】的出现,为人类大规模的瞬移提供了理论根据。将来,人类利用瞬移技术造出全球公共运动网,可以使人员和商品一秒钟出现在全球的任何地方。

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