國立台灣師範大學物理系 物理教學示範實驗教室(網站) 物理問題討論區 (黃福坤)
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近代物理 標題:狹義相對論的真相
1:John Huang榮譽點數13點(大學理工科系)張貼:2016-05-02 04:21:57:
愛因斯坦把洛侖兹變換的事件加上一個 x'=0的條件,因爲在這些事件媕Y,動鐘遲緩了,所以他提出了動鐘遲緩的假說。許多實驗也證明了動靜兩個系統所記錄的同一個故事所經歷的時段(終結事件時刻-開始事件時刻)不一樣。尤其是Ives-Stilwell實驗更被重覆的更精密的新實驗給證實:多普勒公式錯了,狹義相對論的公式和實驗結果穩合。
其實問題不在於時間的速度,而在於光子的速度。多普勒沒有把光子的速度放到他的公式媕Y;就好像牛頓沒有把引力的傳播速度c放到他的萬有引力定律一樣。湯克雲證明了引力的速度,把c放到萬有引力定律媕Y,於是解決了水星軌道的問題。我現在就把c放到伽利略變換媕Y,然後説明如何把c也放到多普勒的公式媕Y。
如果光速無限,那麽伽利略變換是正確的,可事實上光速有限,所以伽利略變換的時間公式就得因爲這個發現而調整。以下就是設限版本的伽利略變換,就叫它“設限伽利略變換”吧。
我們假設兩個觀測員分別待在各自的原點O和O'。如果在事件時刻tE,點O和事件地點的距離爲d,點O'和事件地點的距離爲d',那麽顯然在考慮光速c以後,靜系觀測員所測量到的事件時刻是t = tE+(d/c),而動系觀測員所測量到的事件時刻是t' = tE+(d'/c)。把兩個等式相減,就得到t' = t+((d'-d)/c);於是設限伽利略變換的時間公式就誕生了。
是的,那個公式並不實用。另外,因爲在設限伽利略變換媕Yt'=t已經不成立,所以,設限伽利略變換的空間公式也必須還原成爲x'=x-vt';不能夠採用整潔的公式x'=x-vt。這就是設限伽利略變換:(t', x', y', z') = (t+((d'-d)/c), x-vt', y, z)。
那麽,同一個故事的時段在兩個系統的測量值會有什麽關係呢?這就得分成兩個情況來討論。當動系原點向靜系原點靠近時,動鐘遲緩,而且可以緩到底,在等於光速時完全停止。當動系原點和靜系原點遠離時,動鐘加速,但是最快衹能加速到兩倍。我在下一次公布公式。
Ives-Stilwell實驗的結果完全符合設限伽利略變換的預測。

2:John Huang榮譽點數13點(大學理工科系)張貼:2016-05-02 08:55:19: [回應上一篇]
寫完公式,卻當機。以後再寫一次。


3:John Huang榮譽點數13點(大學理工科系)張貼:2016-05-02 21:05:27: [回應上一篇]
這就是時段的公式:(t2'-t1')=(t2-t1)-(((d2'-d1')-(d2-d1))/c) ---- (1)
其中t2',d2',t1'和d1'分別代表動系所記錄的事件結束時刻,當時在原點O'的觀測員和事件地點的距離,事件開始時刻以及當時在原點O'的觀測員和事件地點的距離;而t2,d2,t1和d1則分別代表靜系的記錄。
因爲我們要找的是時段的關係,所以我們找事件時刻附近的一個時段來看,也就是在狹義相對論所限制的目標事件(發生在x'=0的所有事件)中我們看以事件時刻爲中心的一個時段,讓事件地點在x'軸移動但是在y'和z'軸不變,於是d2'=d1',而公式就簡化爲:
(t2'-t1')=(t2-t1)-((d1-d2)/c) ---- (2)
從簡化的公式(2)我們就可以看出動鐘可以遲緩也有可能加速,全看d1和d2哪一個數值較大。在動系原點向靜系原點靠近的情況,d1>d2,動鐘遲緩;而在動系原點和靜系原點遠離的情況,d1<d2,動鐘加速。
在x'=0的目標事件媕Y,事件地點的坐標是(0, y', z')所以在同一個相對的兩個系統之間的速度v的情況下,d1和d2的差額可大可小;最大的是當事件地點在點O'的情況,比較小的差額是當事件地點離靜系原點很遠的情況。當事件地點離靜系原點很遠的時候,d1和d2就差不多相等,在那種情況下動鐘的遲緩或加速差異度都很接近零。現在就讓我們來看看d1和d2差額最大的情況。
當事件地點在點O'的時候,(d1-d2)=v(t2-t1)或者(d1-d2)=v(t1-t2)就看點O'是向靜系原點靠近或者遠離。根據公式(2),當兩個原點靠近的時候,(t2'-t1')=(t2-t1)(1-(v/c)),動鐘遲緩;在相對速度v接近光速c的情況,動鐘將近停擺。而當兩個原點遠離的時候,(t2'-t1')=(t2-t1)(1+(v/c)),動鐘加速;最快可以加到接近兩倍的速度。
以上就是狹義相對論的真相。我把它叫做“距離相對論”。距離相對論預期的結果和Ives-Stilwell實驗的結果完全吻合,差額吻合;頻率變動的方向也吻合。
難道您不覺得進站的火車看起來比離站的火車走得快一些?狹義相對論則主張一樣快。



4:John Huang榮譽點數13點(大學理工科系)張貼:2016-05-02 23:53:12: [回應上一篇]
黃教授,請您說說您的看法。謝謝。


需要加一段説明:
從上面提到的公式t'=t+((d'-d)/c)分別代入t2', t2, d2', d2以及t1',t1,d1',d1;這樣就可以得到時段的公式:(t2'-t1')=(t2-t1)-(((d2'-d1')-(d2-d1))/c) ---- (1)
其中t2',d2',t1'和d1'分別代表動系所記錄的事件結束時刻,當時在原點O'的觀測員和事件地點的距離,事件開始時刻以及當時在原點O'的觀測員和事件地點的距離;而t2,d2,t1和d1則分別代表靜系的記錄。
因爲我們要找的是時段的關係,所以我們找事件時刻附近的一個時段來看,也就是在狹義相對論所限制的目標事件(發生在x'=0的所有事件)中我們看以事件時刻爲中心的一個時段,讓事件地點在x'軸移動但是在y'和z'軸不變,於是d2'=d1',而公式就簡化爲:
(t2'-t1')=(t2-t1)-((d1-d2)/c) ---- (2)
從簡化的公式(2)我們就可以看出動鐘可以遲緩也有可能加速,全看d1和d2哪一個數值較大。在動系原點向靜系原點靠近的情況,d1>d2,動鐘遲緩;而在動系原點和靜系原點遠離的情況,d1
在x'=0的目標事件媕Y,事件地點的坐標是(0, y', z')所以在同一個相對的兩個系統之間的速度v的情況下,d1和d2的差額可大可小;最大的是當事件地點在點O'的情況,比較小的差額是當事件地點離靜系原點很遠的情況。當事件地點離靜系原點很遠的時候,d1和d2就差不多相等,在那種情況下動鐘的遲緩或加速差異度都很接近零。現在就讓我們來看看d1和d2差額最大的情況。
當事件地點在點O'的時候,(d1-d2)=v(t2-t1)或者(d1-d2)=v(t1-t2)就看點O'是向靜系原點靠近或者遠離。根據公式(2),當兩個原點靠近的時候,(t2'-t1')=(t2-t1)(1-(v/c)),動鐘遲緩;在相對速度v接近光速c的情況,動鐘將近停擺。而當兩個原點遠離的時候,(t2'-t1')=(t2-t1)(1+(v/c)),動鐘加速;最快可以加到接近兩倍的速度。
以上就是狹義相對論的真相。我把它叫做“距離相對論”。距離相對論預期的結果和Ives-Stilwell實驗的結果完全吻合,差額吻合;頻率變動的方向也吻合。
難道您不覺得進站的火車看起來比離站的火車走得快一些?狹義相對論則主張一樣快。



5:John Huang榮譽點數13點(大學理工科系)張貼:2016-05-26 11:26:17: [回應上一篇]

當事件地點在點O'的時候,(d1-d2)=v(t2-t1)或者(d1-d2)=v(t1-t2)就看點O'是向靜系原點靠近或者遠離。根據公式(2),當兩個原點靠近的時候,(t2'-t1')=(t2-t1)(1-(v/c)),動鐘遲緩;在相對速度v接近光速c的情況,動鐘將近停擺。而當兩個原點遠離的時候,(t2'-t1')=(t2-t1)(1+(v/c)),動鐘加速;最快可以加到接近兩倍的速度。



以上就是狹義相對論的真相。我把它叫做“距離相對論”。距離相對論預期的結果和Ives-Stilwell實驗的結果完全吻合,差額吻合;頻率變動的方向也吻合。



難道您不覺得進站的火車看起來比離站的火車走得快一些?狹義相對論則主張一樣快。




6:John Huang榮譽點數13點(大學理工科系)張貼:2016-05-30 21:44:35: [回應上一篇]
謝謝您的參與。請您直接閲讀“距離相對論”那一欄,那一欄寫得比較清楚。
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