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由狭义相对论拓展的思想实验

已有 864 次阅读 2021-6-30 16:28 |系统分类:观点评述


狭义相对论的出发点是两条基本假设:狭义相对性原理和光速不变原理。狭义相对性原理(狭义协变性原理):一切物理定律(力学定律、电磁学定律以及其他相互作用的动力学定律)在所有惯性参考系(惯性系)中都是等价(平权)的,没有一个惯性系具有优越地位,不存在绝对静止的参考系(以太),从而否定了“以太说”和绝对空间。(以上来自百度百科)

狭义相对论在1905年发表之后,就受到很多的质疑。著名的有物理学家郎之万提出的双生子佯谬:一对双胞胎,哥哥坐宇宙飞船出去,若干年后来后居然比弟弟年轻,这可能吗?

但最终的结果证明爱因斯坦对了,当前的卫星导航早把狭义相对论作为基本应用理论来提高精度。还有,高速宇宙射线中粒子衰变速度比地球上的要慢(排除引力影响)也是事实。

运动使时钟变慢,这是已经被很多实验证明的真理。

问题来了:运动和静止,都是需要参考物的,我们无法判断一个独立物体是运动还是静止。高速运动的粒子到底是相对于什么运动,才延长了寿命?

做一个扩大版的孪生子思想实验:假设宇宙中存在大量的运动状态各不相同的时钟(同样排除引力影响),相互参考都处于运动状态,我们能否找到一个时钟,其他所有的时钟相对于这个时钟都会变慢?即,我们可以说这个时钟是静止的,其他时钟都是运动的。如果把时钟换成衰变粒子的话,则是这个运动状态的粒子寿命最短,其他运动状态的粒子寿命都要更长。

如果存在这样的时钟或者粒子,是否意味着可以存在绝对参考系?这与狭义相对论的初衷是否违背?

如果找不到,那又是为什么?




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