光速的两面性。
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之前
* 按经典观点考察了“
光速是最大速度”在相对运动的参考系中引起的后果,这里略作回顾。设两个以相对速度v运动的坐标系,且v不为零。设光在其中一个坐标系(K)中传播的速度为V,那么从另一坐标系(k)看(按经典观点),该光传播的速度是(取决于方向)V+v或V-v。考虑V+v的情况。1)显然有V+v>=V;2)可是按照“光速最大”的要求,又有V不小于任何速度,从而V>=V+v。1)和2)都成立,则只能是V=V+v。(
最后这个式子当然会引起“认知冲突”,违反了“常理”)。.
根据新近几天的研读知道,V和V+v(或V-v)也都出现在了原著的理论推导之中
*(
NEW)。当然,原著中没有出现“V=V+v”,但现在看来,这个式子还是很有趣:左端是内禀光速,右端是相对光速。按照之前的讨论*,有两结论:① K中的光速=k中看到的光速(可能隐含“光源在K系中”的假定)。
② 光源静止时的光速=光源运动时的光速。
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现在就从狭义相对论的观点出发,考察“V=V+v”所引起的矛盾怎样获得了协调。狭义相对论中的光速,分两种情况/关系:1[哼]。[观察者—光];2[哈]。[观察者A]—[观察者B—光]。在前一个关系里,光速取作V(即“内禀光速”);而后一个关系讲的是观察者A看到的光相对于观察者B的速度(取作:内禀光速叠加相对速度)。还有,后一个关系中,观察者B看到的光速仍是V。
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现在我们再看前文中的①,右端的“k中看到的光速”是个相对速度。在经典观点下,“k中看到的光速”也是“K中看到的光相对于k的速度”。从经典物理学家的观点看,爱因斯坦抛弃了①。但在狭义相对论观点下,“k中看到的光速”也是V,①中的等式又成立了。
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再看②,在经典观点下,光是看作豆豆那样运动,于是②是不成立的。可是,从经典物理学家的观点看,爱因斯坦接受了②(归到“光速不变性”里了)——顺带一提——这显然蕴含“光没有惯性”。在狭义相对论观点下,②是理论假设的一部分,属于[观察者—光]的情况(光源看作“观察者”)。
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总之,从“光速是最大速度”出发,按经典观点推出的两个结论①和②,都不能为经典运动论所容纳(数学式子也不成立),从而“光速是最大速度”放不到经典运动论里头(即“容不下”)。而在狭义相对论中,①和②都成立的(其中①右端的值成了V,“修正”了原来的数学式子),容纳下来了;而“光速是最大速度”在狭义相对论中是作为推论的(也容纳进来了)。需要注意的是,上面的“哈”关系,有“经典观点”的味道;特别地,狭义相对论容许表观上的超光速(即所谓的“相对光速”,如原著中出现的V+v),这一点应当予以强调。
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以上的讨论没有涉及到时间。感觉上,狭义相对论中应该还有不少值得玩味的事情(留待发掘)。。。找首歌听吧~(好像不太应景)。 .
注:上文首发于群邮件[Graduate Gate..Saturday],原标题“论容纳”。
https://blog.sciencenet.cn/blog-315774-1081792.html
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