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“相对论”改变不了时空

已有 4615 次阅读 2010-8-15 21:59 |个人分类:时空|系统分类:观点评述|关键词:相对论,时空,光速不变原理,测量,观察| 时空, 相对论, 测量, 观察, 光速不变原理

    “时间膨胀”、“空间收缩”是爱因斯坦狭义相对论最重要的结论,出自于爱因斯坦应用“真空中的光速不变原理”对运动物体进行观察的思想实验,对于惯性运动坐标系之间的变换所产生的革命性结果。 
    
    爱因斯坦思想实验本质上是论述对于相对于观察者匀速运动的物体,不同的速度是会导致观察者获得不同的结果。
 
    现在我们先不要想爱因斯坦的思想实验和结果,独立地考虑以下问题:假如光的传播速度c不受光源运动的影响,一根长杆沿其长轴运动,速度为v,设计一种观察测量方法,测量其长度。
 
    很显然,我们有多种方法可以选择,下面根据长杆为发光和不发光两种情况给出参考实验原理。
     
  

 

1、长杆不发光的情况

    

    选择两组由激光器和光感器组成的探测装置,两束激光平行相距L,并与长杆的运动轨迹正交,交点为D1D2,如图1所示。当长杆前端到达D1点激光器Laser1发出的光将杆遮挡,接收器Recepter1无光信号,记录时间为t1,当长杆后端离开D1点,被遮挡的激光恢复,接收器Recepter1重新接收到光信号,记录时间为t1’。对于接收器Recepter2,杆前端达到D2时间为t2,后端离开D2时间为t2’

 



              1不发光运动长杆的测量

 

根据以上测量到的四个时间以及两束平行激光的距离L,长杆的运动速度v为:

 

        v=L/(t2-t1)

        v=L/(t2’-t1’)

 

长杆的长度Lb为:

        Lb=v*(t1’-t1)=L(t1’-t1)/(t2-t1)

        Lb=v*(t2’-t2)=L(t2’-t2)/ (t2’-t1’)

  很显然,运动长杆的长度Lb的测量结果是与长杆的运动以及光的速度无关的。即运动参照系与静止参照系测量到的物体长度是一致的。

 

2、长杆发光的情况

    将激光器Laser1Laser2关闭,此时激光光路就为接收器的接收光路,接收器只能接收到接收光路上的光,如果光速不受光源运动的影响,当发光长杆前端到达D1点时才被接收,后端离开D2点消失,长杆的长度测量结果与前面完全一致。

 

附:如果光速与源的运动是相关的,则接收器测量到光是光源达到D1D2前某距离的光,此时长杆到达和离开的时间需作修正,修正项是与杆的运动速度、光的速度、D1与接收器1的距离以及D2与接收器2的距离相关的。当D1与接收器1的距离与D2与接收器2的距离完全相同时,四个时间修正项是相同的。由于长杆的运动速和长度的测量值是直接与时间差相关,因此修正项不会出现在测量表达式中,因此这些因素只对测量误差产生微小的影响。

      因此,无论光的传播速度与光源的运动有无关系,杆的测量长度都与其运动速度以及光的传播速度无关。

     爱因斯坦的时空变换结果,是在选定的特定观察点,并在特定的时刻进行的长杆上两个特定点同时发光的物理事件发生时的思想实验特解。只能算受观察方法的限制,导致的视觉差特例,按照实验物理理论是需要进行修正的。事实上,对运动长杆上两个特定同时发光这一物理事件,在静止系中不同的观察点或不同的时间,其结果是完全不同的。因此不能将观测方法导致的系统误差误认为发现了“物理新世界”。

 

  

   爱因斯坦用特解来给出普适的时间和空间变换是令人难于理解的。
 
(本博文献给汶川地震、玉树地震、舟曲泥石流自然灾害中遇难的同胞)
   
 
   


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4 朱林 陈方培 陈辉 唐常杰

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