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什么是“纯的相对论效应”?这的确是一个问题。
在近期【学术打擂】的讨论中也提到了这一概念,田云川博主在黄秀清博主的博文【学术打擂】一生爱错放谁的手?的评论中说:我赞同黄老师的观点:“所谓纯狭义相对论效应:是指通过纯数学坐标系变换产生的新时空效应,它是不可能通过物理实验验证的”。
在我的前期的一篇博文的讨论中科学网匿名注册网友runningwater说:教科书上说的“相对论横向多普勒效应是纯相对论效应”指的是:把相对论横向多普勒效应和经典横向多普勒效应相比,物理条件都是“横向多普勒效应”,alpha’都是90度,在这个意义上说,“相对论横向多普勒效应是纯相对论效应”。
我感觉这两种理解都是有问题的,前一种理解是片面的,“纯相对论效应”是能够通过物理实验验证的;后一种理解是错误的。曾希望掌握相对论的博主能给予一个准确的解释,但至今并不见任何反应,下面就我的理解谈谈这个问题。
起因是瑞典皇家科学院期刊PHYSICA SCRIPTA上的一篇文章Correct interpretation of two experiments on the transverse Doppler shift,该作者使用爱因斯坦的相对论多普勒效应公式解释了光源位于旋转圆盘中心,接收器位于其边缘的基于穆斯堡尔效应的横向多普勒效应。结果是光源靠近接收器的一阶蓝移抵消了时间延缓引起的红移后综合结果表现为蓝移。类似的解释在中文权威物理期刊上也出现过,但与中文期刊的差别是国外的期刊允许质疑。因此,我们写了一篇评论指出了存在的问题:旋转圆盘上的光源和接收器之间的距离是恒定的,怎么会有光源靠近接收器产生蓝移呢?而且这种靠近效应是经典效应。因此,该作者把一个“纯相对论效应”解释成了非“纯相对论效应”。实质上旋转圆盘的这一蓝移是一个“纯的相对论效应”而作者忽略这一本质。另外,我们澄清了爱因斯坦的相对论多普勒效应理论仅仅适用于:光源无限远和它与接收器都应该处于惯性系。因为爱因斯坦是基于这样的条件推导出的相对论多普勒效应公式的。反过来,应用爱因斯坦的公式到光源有限远的时候,必须考虑条件变化的影响,至少要产生系统误差,甚至产生错误结果。因此,如何理解什么是“纯的相对论效应”是重要的。
实质上,“纯的相对论效应”应该是区别于经典理论的效应。例如,时间延缓,相对论有,经典理论没有;同时的相对性,经典的理论没有,相对论则可以预言,运动系的一个时刻能对应静止系上所有的时刻,即全部时间间隔。这都是“纯的相对论效应”。
按照Stephen Thornton的说法,横向多普勒效应就是一个经典中并不发生的“纯相对论效应”,而且是由于时间延缓直接引起的已经被实验所证实的效应。
按照Eanchinis reply : What is the exact meaning of 'purely relativistic'? Let us assume that it means: in the same conditions, in the framework of non-relativistic mechanics there would be no effect.
显然,两种理论的比较应该发生在相同的已知条件。而runningwater 并没有理解这一点,他强调对相对论和经典理论的alpha’都是90度,那意味着已知条件是不同的,即经典理论计算的和相对论理论计算的已经不是同一个光源了。这样的比较不是纯相对论效应,也没什么意义。例如,长度收缩是一个“纯的相对论效应”,那我们一定要用两种理论分别计算静止杆的长度相等的杆,然后比较结果,我们不能使用经典运动长度和相对论运动长度相等的杆来比较,因为那不是一个杆。
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