对长度收缩的另一种看法
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简述狭义相对论的长度收缩效应狭义相对论,也被称为牛顿力学,是20世纪物理学界出现的一套描述世界的科学理论,它构成了现代物理学核心结构,是科学界最经典和有效的理论之一。
狭义相对论被用来描述时间和空间的统一,以及物质和能量之前相互转化的关系,这些都是现代物理学的一部分。
二、什么是长度收缩效应狭义相对论的长度收缩效应(Length Contraction)指的是,当物体在受到一定速度影响时,它的长度会发生收缩。
这种效应是由相对论的第四条定律,即“物体处于空间和时间不对称状态时,物质和能量的转换会发生变化”所导致的。
这种收缩效应,伴随着时间运动也会发生相应的影响。
在狭义相对论中,长度收缩效应是由时间空间狭窄引起的,它总是与时间和空间一起存在。
三、长度收缩效应的理论基础长度收缩效应的理论基础主要是狭义相对论的第二条定律:物体的相对速度方向决定了其长度的变化。
换言之,速度的方向决定了长度的变化。
由于物体受到了时空的影响,因此长度会因为时空的狭窄而发生缩短的变化。
由于长度的缩短,时间也会随之发生改变,即时间会减慢,所以可以观察到时间收缩效应。
四、长度收缩效应的应用长度收缩效应是一种非常实用的物理平衡效应,在物理学中应用广泛。
它可以用来描述宇宙中某些天体的自转现象,也可以用来解释电磁场的特性与物体的影响。
此外,长度收缩效应也被用来研究宇宙中的引力,以及高能物理学中的许多现象,如合金带状体,强子,双暗能谱等。
五、总结综上所述,长度收缩效应是狭义相对论的一个重要部分。
它由时空狭窄引起,是物体受到相对速度方向影响而发生改变,物体的长度会发生收缩。
长度收缩效应可以用来解释宇宙中现象,广泛应用于物理学中。
简述狭义相对论的长度收缩效应狭义相对论的长度收缩效应是一个基于狭义相对论提出的重要理论,它告诉我们,物体沿着它移动的方向会发生长度收缩,这种长度收缩是物质受力后的实际结果。
长度收缩是物体表现出来的一种特殊物理效应,它关乎着物体在相对论条件下的运动,是重要的现象之一。
物理学家提出狭义相对论的长度收缩原理是1905年爱因斯坦提出的,关于这种理论的有趣的一部分就是也被称为爱因斯坦长度收缩效应。
根据这一理论,通过观察移动的物体,可以推断物体的长度收缩。
如果观察到的物体的长度和实际长度不一致,则说明这个物体正在移动。
一般来说,长度收缩效应会发生在一个物体加速运动时。
具体而言,当一个物体以接近于光速运行时,它的长度会收缩。
这是因为,当一个物体以接近光速运动时,它会受到时间和空间的变化,从而导致物体的长度发生改变。
同时,由于这种收缩的程度和物体的速度成正比,所以运行速度越高,长度收缩的程度就越大。
另外,由于物体之间会发生相互作用,所以其他物体也会对物体本身的长度收缩产生影响,这时可以称之为造成长度收缩的“外部力”。
由于外部力会影响物体长度收缩的程度,所以物体之间的距离会受到影响。
另外,物质受力后,会出现新的长度收缩效应,即爱因斯坦-劳特林长度收缩,它涉及到物质受力的情况下,物体的长度会发生变化。
简而言之,当物质受力后,它的长度将发生改变,这就是爱因斯坦-劳特林长度收缩效应。
狭义相对论的长度收缩是一种重要的物理现象,它关乎着物质在接近光速运动时的表现,也涉及到物体之间的相互作用。
该理论的结果有助于我们更好地理解物质的运动规律,物体的长度变化也成为科学家们研究的重要课题。
通过对狭义相对论的深入研究,我们可以更好地掌握物质的运动规律,并且能够更好地利用该理论为我们提供的许多科学知识。
总之,爱因斯坦长度收缩效应和爱因斯坦-劳特林长度收缩效应是狭义相对论提出的重要成果,它提供了一种很好的方式来描述物质移动时所发生的现象,是一个值得研究的重要课题。
相对论中的时间膨胀和长度收缩效应爱因斯坦的相对论是现代物理学中的一大里程碑,它对我们对于时间和空间的理解提出了全新的挑战。
其中,时间膨胀和长度收缩效应是相对论中的两个重要概念,它们揭示了时间和空间的相对性,引发了人们对于宇宙本质的深入思考。
首先,让我们来探讨一下时间膨胀效应。
根据相对论的观点,时间并非像我们平常所认知的那样是绝对的,而是与观察者的参考系有关。
当两个观察者处于相对运动的状态时,他们所感知到的时间流逝速度是不同的。
这就是所谓的时间膨胀效应。
为了更好地理解时间膨胀效应,我们可以设想这样一个实验:在地球上有两个钟,一个放置在地面上,另一个放在飞行中的飞船上。
当飞船以接近光速的速度运动时,相对于地球上的观察者来说,飞船上的钟会变慢。
这是因为光速是一个绝对的常数,而飞船上的钟在运动中所经历的距离较地面上的钟要长,因此时间流逝得更慢。
这一现象可以用数学公式来描述,即著名的洛伦兹变换。
洛伦兹变换告诉我们,在相对论中,时间的流逝速度与观察者的相对运动速度有关。
当观察者的相对速度越接近光速时,时间膨胀效应就越明显。
这也是为什么我们在日常生活中无法察觉到时间膨胀效应的原因,因为我们的相对速度相对于光速来说是微不足道的。
接下来,我们来探讨一下长度收缩效应。
在相对论中,长度也是相对的,而不是绝对的。
当两个观察者相对运动时,他们所测量到的物体长度是不同的。
这就是所谓的长度收缩效应。
为了更好地理解长度收缩效应,我们可以设想这样一个实验:在地球上有一根长度为1米的杆子,当一个观察者以接近光速的速度运动时,相对于地球上的观察者来说,杆子的长度会变短。
这是因为观察者在运动中所经历的时间较短,而根据相对论的观点,速度等于位移除以时间,所以观察者所测量到的杆子长度变短。
长度收缩效应同样可以用数学公式来描述,即洛伦兹变换。
洛伦兹变换告诉我们,在相对论中,长度的测量结果与观察者的相对运动速度有关。
当观察者的相对速度越接近光速时,长度收缩效应就越明显。
狭义相对论中的时间膨胀和长度收缩现象哎,你听说过狭义相对论吗?这可是个让人眼前一亮的话题,尤其是里面的时间膨胀和长度收缩现象,简直像是科幻电影里的情节,听上去有点不可思议,但其实道理挺简单。
想象一下,你在宇宙飞船里飞速前进,就像是在一场飞车大战,周围的一切都变得模糊,仿佛时间在你面前慢慢流逝。
咱们先从时间膨胀说起。
你知道吧,当你速度接近光速的时候,时间就会变得“懒洋洋”的,好像是个不愿意起床的小朋友。
你在飞船上待个五分钟,回到地球,发现老朋友们已经过了几个小时,甚至几年。
这种感觉是不是特别奇妙?简直就像是开了个时光机,跟科幻电影一样,真让人忍不住想要笑出声来。
反正,不管是打游戏还是追剧,时间总是飞逝的,不过在这里,时间竟然可以慢下来,谁能想到呢?再说说长度收缩,这也是个让人惊讶的现象。
你想象一下,如果你乘坐的飞船真的能达到光速,那船的长度会缩短,变得像个小棒子一样,虽然你在飞船里感觉不到,但从外面的世界看去,哇塞,简直是“瞬间瘦身”。
你的小船在宇宙中飞,外面的星星都在闪烁,而你的船却像是经历了减肥瘦身一样,视觉上看上去小了很多。
是不是觉得特别搞笑,开玩笑似的?这种长度的变化不是你想改变就能改变的,真是大自然的神奇法则,让人忍不住感慨,“这世界真奇妙”。
有没有觉得宇宙好像在跟我们开玩笑?我们习惯了在地球上生活,觉得一切都很正常。
可是,一旦你离开地球,进入宇宙的怀抱,就会发现“正常”这个词在这里可没啥用。
那些光速飞行的小船和时光机似的旅行,听着就像是漫画里的情节,却又真实地发生在我们面前。
这种感觉真是让人心潮澎湃,简直想把这些理论都写成歌,边唱边飞向宇宙去。
科学家们在研究这些现象时,真是废了不少脑筋。
想象一下,他们在实验室里,用各种复杂的设备,琢磨着这些神奇的现象,估计每次成功都得像过年一样欢呼。
毕竟,谁能想到时间居然可以像橡皮筋一样拉伸和收缩呢?在我们眼里,一分钟就是一分钟,可在飞船上,它却可能是完全不同的游戏规则。
简述狭义相对论的长度收缩效应狭义相对论的长度收缩效应是由爱因斯坦首先提出的,它是狭义相对论中一个重要的概念,指的是物体随着它的速度而缩短的现象。
而在相对论中,爱因斯坦将时空的概念进行了有益的统一,在他的理论中,宇宙是四维的,即它包括三维的空间和一维的时间,他的理论还指出,时空是不可分割的,而且存在着一种叫做质能等价原理的相互关系,其中,物体的质量会随着它的速度而改变。
这种改变是由长度收缩效应引起的,可以简单理解为物体因其速度而导致自身改变而发生的现象。
长度收缩效应是由于物体运动时,物体表面上的光会在物体运动方向上被压缩,而在其他方向上保持不变。
例如,一个朝着右边运动的球,其表面上的光会变短,而在其他方向上保持不变。
结果就是物体的长度反映物体的表面上的光压缩的现象,使物体的大小发生改变。
因此,随着它的速度的增加,物体的长度会发生收缩,收缩的程度越大,物体的长度会越短。
另外,质量也会受到长度收缩效应的影响,这是因为物体的质量以某种程度取决于它的长度:质量的变化是由长度的变化引起的,物体的质量会随着其长度的减少而减少。
同时,由于长度收缩,物体的恒定体积也会改变,也就是说,它的体积会变小,这就是质能等价原理的另一个特征。
长度收缩效应是物理学中一个重要的概念,它可以被用来解释物理实验中一些重要的现象,比如粒子加速器中粒子会出现闪烁的现象,这是由于长度收缩效应引起的。
此外,长度收缩效应也可以被用来解释宇宙射线背景射线中出现的一些物理现象,比如色散,偏振等,这也是由长度收缩效应引起的。
总之,长度收缩效应是狭义相对论中的一个重要概念,它可以被用来解释宇宙射线背景射线中出现的一些物理现象,也可以被用来解释实验中出现的一些现象,最重要的是,它有助于我们更好地理解宇宙的运行规律,为我们探索未知的宇宙提供了更多的帮助。
关于长度收缩与时间膨胀林诗俊(新疆乌鲁木齐建设路26号设计院,830002)摘要:本文通过对狭义相对论中利用洛伦兹变换对运动的杆的长度收缩和运动的钟的时间膨胀的传统的分析过程中存在的问题进行了讨论。
利用静止的杆的长度在任意时刻都可以同时测量导出在相对运动的参考系中都不可能同时测量的结论,利用这一结论于洛伦兹变换得到了动杆的长度膨胀的使人难以理解的结果,这一结果证明狭义相对论的基本概念是错误的。
这些问题只有利用动杆绝对收缩,动钟绝对变慢和非精确对称变换才能得到合理的解释。
最后给出了三个检验非精确对称变换正确性的实验。
关键词:狭义相对论,洛伦兹变换,优越参考系,非优越参考系,绝对收缩。
我们知道,在狭义相对论中对动钟的时间延缓与固有时间的关系和动杆的长度收缩与固有长度的关系以及同时性的相对性都进行了较详细的分析。
但是通过对这些分析过程的进一步详细分析后发现,这些分析过程还是存在严重问题的,作为狭义相对论的基本概念,固有长度和固有时间不变以及同时性的相对性也是有问题的,这些问题在教科书中困扰了无数善于思考的学习者和研究者。
为了使问题的分析更加清晰,我们先从一般相对论的教科书或专著中的分析过程入手。
为使问题的讨论简单又不失一般性,我们只分析空间是一维的情形[][][]321,在这种情况下狭义相对论的基本变换关系为: ()''ut x x +=γ (1) ⎟⎠⎞⎜⎝⎛+='2'x c u t t γ (2) 式中:()211c u −=γ,上式左端为静系的坐标,右端为动系的坐标。
(1)(2)式对应的逆变换为: ()ut x x −=γ' (3) ⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=x c u t t 2'γ (4) 上式仍然是左端为静系的坐标,右端为动系的坐标。
上面的(1)(2)式和(3)(4)式也称为洛伦兹变换。
注意对于变换(1)(2)式和逆变换(3)(4)式,动系和静系的地位是互换的,令不带撇号的坐标系为S 系,带撇号的坐标系为Sˊ系,当x,t 分别取,时,xˊ,tˊ分别取,,推导运动的时钟变慢或膨胀和运动的杆的长度收缩效应时普遍采用方法是:21,x x 21,t t '2'1,x x '2'1,t t 由(2)式有: )(,)('22'22'12'11x C u t t x C u t t +=+=γγ )()('1'22'1'212x x Cu t t t t −+−=−γγ 这时S 系是静系,S′系是动系,时钟放在S′系上。
长度收缩相对论的空间变形相对论是物理学中的一个重要理论,它描述了物体在高速运动中的特殊效应。
其中一个重要效应就是长度收缩,即当物体接近光速时,其长度会变得更短。
本文将介绍长度收缩的基本概念和原理,并探讨其对空间的变形。
1. 长度收缩的基本概念相对论中的长度收缩是指当物体以接近光速的速度运动时,其长度在运动方向上会变得更短。
这一现象最早是由爱因斯坦在狭义相对论中提出的。
根据狭义相对论的假设,光在真空中的速度是恒定的,并且在所有惯性参考系中都具有相同的速度。
2. 长度收缩的原理长度收缩的原理可以通过洛伦兹变换得到解释。
洛伦兹变换是狭义相对论中用于描述时空坐标变换的数学工具。
当一个物体以速度v相对于一个静止参考系运动时,其长度会发生收缩,收缩比例为γ=1/√(1-v²/c²),其中c是光速。
3. 空间变形的实例长度收缩的空间变形在很多实际情况中都可以得到验证。
一个著名的例子是米歇尔逊-莫雷实验,这个实验旨在测量光的传播速度是否会受到地球的运动影响。
实验结果证实当地球绕太阳公转时,光的传播速度并没有发生变化,而是保持不变。
这一结果支持了长度收缩的理论。
4. 高速飞行器的影响长度收缩的空间变形对于高速飞行器也有重要影响。
当人类未来的太空船或星际飞船以接近光速的速度进行航行时,乘客在飞船上感受到的空间将会发生明显的收缩。
这将导致物体看起来比实际更加紧凑,人们的感知会发生变化。
5. 利用长度收缩的应用长度收缩的空间变形不仅仅是理论研究的一个方面,还具有实际的应用价值。
例如,当物体加速运动时,其长度变短,这可以用于设计更快速的火箭或飞行器。
此外,长度收缩也在GPS导航系统中得到应用,通过考虑卫星的运动速度,可以更准确地计算出定位信息。
6. 总结长度收缩相对论的空间变形是相对论中的一个重要效应。
它描述了当物体以接近光速的速度运动时,其长度会变得更短。
通过洛伦兹变换的数学描述可以解释这一现象,并且实验证实了相对论的正确性。
简述狭义相对论的长度收缩效应狭义相对论的长度收缩效应是一种令人惊叹的物理现象,它能够解释极其精密的宇宙现象。
它表明,宇宙中存在的物质都会在空间的缩放而发生微小的变化,这一想法最初是由爱因斯坦提出的,后来他在1905年的物理论文“几个基本思想的特殊相对论”中将该想法扩展到狭义相对论的范畴,提出了相应的理论。
简而言之,狭义相对论的长度收缩效应是指,当物体移动时,其长度会短暂减少,当物体静止时,长度会恢复原状。
在实际运用中,这一效应主要用于解释一些精密宇宙模型,如原子核结构中的粒子间距变化,以及非常远的星系之间的位置变化。
两个不同的时空下,物体的缩放也会不同。
在具有质量的静止时空中,物体的长度不会有多大变化,而在极具有引力的动态时空中,物体的长度会减少地更加明显。
比如,处于极具有引力的黑洞中物体的长度会被紧缩到极限,而处于普通宇宙空间里物体的长度变化则更为微小。
可以说这种效应对我们对宇宙的认识有着重要的意义。
例如,万有引力定律表明,两个物体之间的距离会随着物体的运动而变化,这种现象就表现为狭义相对论的长度收缩效应。
当物体运动越来越快时,两个物体之间的距离就会越来越短,直到达到极限。
这一现象的发生,就能够清楚地说明狭义相对论的重要性。
另外,狭义相对论的长度收缩效应也可以帮助我们深入理解宇宙里存在的实体和运动。
在一个弯曲的时空中,物体的路程也会随着它自身的运动而改变,也就是说,物体运动速度越快,其路程就越短。
实际上,当普通物质运动时,其长度会因为相对论效应而缩短,而当它们静止时,长度就会恢复正常。
这就是宇宙中可以观察到的一种令人惊叹的现象狭义相对论的长度收缩效应。
总而言之,狭义相对论的长度收缩效应是一种令人惊叹的物理现象,它能够解释极其精密的宇宙现象。
其发生的原因在于,宇宙中存在的物质都会在空间的缩放而发生微小的变化,而其结果则可以被用来解释一些精密宇宙模型,从而帮助我们更深入地理解宇宙的本质。
简述狭义相对论的长度收缩效应狭义相对论的长度收缩效应是指物体行驶在光速附近时,物体本身的长度会因相对于光速而收缩。
这一长度收缩效应是由狭义相对论提出的,它是一般相对论的一个重要结果,多年来一直被证实存在。
这种物理现象体现了物体之间的引力,其大小依赖于物体的努力和速度,因此它对人类将来探索宇宙空间起到了重要作用。
若要更准确地解释狭义相对论的长度收缩效应,首先要搞清楚一些概念。
狭义相对论是一种建立在爱因斯坦相对论基础上的物理学理论。
长度收缩效应是它的核心部分,其解释思想是:当物体在光速附近运动时,其微观结构会受到相对论的影响,从而导致物体的长度有所收缩。
狭义相对论的长度收缩效应可以通过一个有趣的实验来证明,即“夹具实验”。
该实验由爱因斯坦于1905年提出,其目的是证明物体在光速附近运动时,其长度会发生变化。
实验中,两个夹具,每个夹具上放置一根木杆,木杆的长度一样,然后开始将这两个夹具相互拖动,同时速度越来越接近光速。
在一定的距离,实验者们发现木杆在一个夹具上的长度变短了,而在另一个夹具上的长度却变长了。
这证明了物体在光速附近运动时,长度会发生变化。
狭义相对论的长度收缩效应也可以与时空曲线联系在一起。
当物体在光速运动时,其周围空间会发生压缩,其中一部分是物体自身,另一部分是物体周围的时空结构。
因此,狭义相对论的长度收缩效应可以与曲线空间理论联系起来。
狭义相对论的长度收缩效应在近期发现的某些实验中也有反映。
比如,美国的考克斯实验就是一项狭义相对论的长度收缩效应实验,其中通过控制飞机的速度,实验者们观察到物体的长度会微小地收缩。
普林斯顿的实验也是如此:它是一次关于线路改变的实验,实验者们通过改变线路的长度,发现物体实际的长度与理想的长度有着一定的差异,佐证了狭义相对论的长度收缩效应。
总之,狭义相对论的长度收缩效应是一种有趣的现象,它揭示了物体之间的引力,其大小依赖于物体的努力和速度。
它的存在也将开启我们探索宇宙未知的大门。
长度收缩为什么高速运动的物体变短当我们观察高速运动的物体时,我们可能会注意到一个奇怪的现象:在高速运动中,物体的长度会显著缩短。
这是因为在相对论物理学中,当物体接近光速时,它们的长度会被压缩。
这种现象被称为长度收缩效应(length contraction),它是狭义相对论的一个重要预测结果。
本文将介绍长度收缩的原因以及相关的理论背景。
首先,我们需要了解相对论中的时间与空间观念。
根据狭义相对论的基本原理,光速是宇宙中的最大速度,任何物体都不能超过或等于光速。
当物体接近光速时,时间和空间的性质会发生变化。
在这种情况下,观察者的运动状态会影响他们对时间和空间的感知。
根据相对论的原理,在高速运动中,时间会减慢并且物体的长度会收缩。
狭义相对论中的洛伦兹变换公式提供了一个计算长度收缩的数学模型。
这个公式描述了当一个物体以接近光速的速度运动时,它在观察者的眼中会变得更短。
为了更好地理解长度收缩的原理,我们可以通过一个例子来说明。
假设有一个飞船以接近光速的速度飞行,而我们站在地球上观察它。
根据长度收缩效应,相对于船上的观察者来说,飞船的长度会变短。
这是因为在飞行过程中,船上的时钟比我们观察的时间慢,从而导致飞船的长度收缩。
长度收缩可以进一步解释为相对运动引起的空间尺度的变化。
在高速运动中,物体的运动方向与观察者的相对运动速度相比,物体的长度会缩短。
这是因为相对论认为光速是一个绝对参考点,无论观察者的相对运动速度如何,在光速下,物体的长度都会缩短。
除了飞船的例子,长度收缩效应在其他领域也有应用。
例如,在粒子物理学中,加速器中的带电粒子也会经历长度收缩效应。
当带电粒子加速到接近光速时,观察者会测量到它们的长度缩短,这对于探究微观世界的基本粒子行为至关重要。
长度收缩的原理并不容易直观理解,因为我们在日常生活中很难观察到高速运动的物体。
然而,通过实验和数学模型,科学家们已经证实了长度收缩的存在。
实际上,一些粒子加速器实验的结果与理论预测非常吻合,验证了长度收缩效应的可靠性。
收稿日期:2004-11-08
作者简介:张之翔(1928—
),男,湖北黄梅人,北京大学物理学院教授.对长度收缩的另一种看法
张之翔
(北京大学物理学院,北京 100871)
摘要:介绍对长度收缩的另一种看法,即被测量者如何看待别人的测量,并讨论产生不同看法的原因.
关键词:长度收缩;同时性
中图分类号:O 412.1 文献标识码:A 文章编号:100020712(2005)1020013202
每本介绍狭义相对论的教科书,
都要讲到长度
收缩;每个开始学习狭义相对论的人,都会对长度收缩感到惊奇.在这里,我们从另一个角度来看长度收缩问题,即被测量者如何看待别人的测量,并讨论产生不同看法的原因.
1 长度收缩
我们以行驶的火车为例.设火车静止时,它的前
端A 到后端B 之间的距离为L 0,这就是火车的静长.当火车以匀速v 行驶时,甲是地面上的观测者,相对于地面静止;乙是火车上的观测者,相对于火车静止.以地面为S 系,沿火车速度方向取x 轴;以火车为S ′系,沿火车速度方向取x ′轴.甲是这样测量运动中的火车长度的:在S 系的同一时刻,在地面划下火车前端A 的位置x 2和后端B 的位置x 1(如图1所示),然后测量x 2和x 1之间的距离L ,这就是甲测出的运动中的火车长度,即
L =x 2-x 1
(1)
这个长度可以叫做火车的动长.
图1 甲测量运动中的火车长度
对乙来说,火车是静止的,火车前端A 的位置x ′2和后端B 的位置x ′1之间的距离就是火车的静长
L 0,即
L 0=x ′2-x ′1
(2)
L 与L 0的关系可以由洛伦兹变换得出,根据
x ′=
11-v 2
/c
2
(x -vt )(3)
得 x ′2-x ′1=
11-v 2
/c
2
(x 2-x 1)-v (t 2-t 1)
(4)
由于x 2和x 1是在S 系(地面)的同一时刻划下的,所以
t 2=t 1
(5)将式(1)、
(2)、(5)代入式(4),即得L =
1-v 2/c 2L 0
(6)
因v <c ,故由式(6)得出L <L 0,即火车的动长小
于静长,这就是甲所观测到的长度收缩.
2 被测量者如何看待别人的测量
乙是如何看待上述甲的测量呢?乙观测到,甲在t ′2时刻在地面上划下火车前端A 的位置x 2,在t ′1时刻在地面上划下火车后端B 的位置x 1,由洛伦兹变换
t ′=
11-v 2
/c 2
t -
v
c
2x (7)
有 t ′2-t ′1=
1
1-v 2/c 2
(t 2-t 1)-
v
c 2
(x 2-x 1)(8)
将式(1)和(5)代入式(8)得
t ′2-t ′1=-v/c
2
1-v 2
/c
2L =-
v
c
2L 0<0(9)
这个结果表明:t ′2在先,t ′1在后.也就是说,在乙看
来,甲并不是同时划下火车前后端的位置的,而是先
第24卷第10期 大 学 物 理 Vol.24No.10
2005年10月COLL EGE PHYSICS Oct.2005
(t ′2时刻)划下火车前端A 的位置x 2,后(t ′1时刻)划
下火车后端B 的位置x 1,如图2所示.所以,乙认为,甲少测了一段长度,
这段长度为
①先划下火车前端A 的位置x 2;②后划下火车后端B 的位置x 1.
图2 乙观测到的甲的测量
ΔL =v (t ′1-t ′2)
(10)
将式(9)代入式(10)得
ΔL =v 2
c
2L 0
(11)
因此,乙认为,甲所测量的不是火车的长度,而是比
火车短ΔL 的某一长度:
L 3
=L 0-ΔL (12)将式(11)代入式(12)得
L
3
=1-v
2
c
2L 0
(13)
乙还观测到,地面上沿火车进行方向的尺缩短了,缩短的因子为1-v 2/c 2,于是乙推知,甲所观测到的火车长度应为
L
31-v 2
/c
2
=1-
v
2
c
2L 0(14)
这正是甲测得的结果.
3 讨论
由以上的分析可见,在S 系看来,甲的观测是正
确的,火车的长度收缩是真实的.在S ′系看来,火车的长度是L 0,并没有收缩,而是甲的观测方法有问题(先测前端,后测后端),甲少测了一段长度ΔL ,加上甲的尺缩短了,两种因素合在一起,使甲得出了
式(14)的结果,从而导致了火车长度收缩的结论.
S 系和S ′系的观点不同,其根源在于两者没有共同的同时性,在S 系看来是同时的,而在S ′系看来则不是同时的.100年前,爱因斯坦在创立狭义相对论时就深知这一点,所以在他的论文《论运动物体的电动力学(Zur Elektrodynamik bewegter K rper )》中,就用头一节(§1)向世人阐明同时性(G leichzeit 2igkeit )的定义,接着就用第二节(§2)说明长度和时
间的相对性,他在第二节末尾指出:“我们对于同时
性的概念不能给予绝对的意义,在一个坐标系里观察到两个事件是同时的,在与这个坐标系作相对运动的坐标系看来,这两个事件就不是同时事件了.”
参考文献:
[1] Einstein A.Zur Elektrodynamik bewegter K rper [J ].
Ann d Phys ,Lpz ,1905,17:891.
[2] 张之翔等.电动力学[M ].北京:气象出版社,1990.194
~198.
Another w ay of looking at length contraction
ZHAN G Zhi 2xiang
(School of Physics ,Peking University ,Beijing 100871,China )
Abstract :Another way of looking at length contraction is described ,and why there are different points of view is discussed.
K ey w ords :length contraction ;simultaneity
14 大 学 物 理 第24卷。