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运动导致钟慢和尺缩,即时间的膨胀和空间收缩效应,是相对论最重要成果。运动参照系与静止参照系服从洛伦兹变换。
实际上,物理事件的观察的相对性,不仅表现在不同观察者的相对速度,并且与观察者所处位置有紧密的关系。因此,我们在比较不同参照系中观察到的结果,不仅要进行相对运动的变换,并且还必须进行参照坐标平移、转动等,修正由于观察者位置和方位不同导致的差异。所以,只有速度和位置的变换都全部完成变换后,不同参照系观察的结果才能进行比较,相对性原理的应用才有效。
通过闪光事件来测量时间,两位观察者A和B,如果处于同一参照系中,相对静止且相距L,闪光光源O如果位于AB联线远端,距A观察者的距离为OA,距观察者B的距离OB,且OB=OA+L。在A、B两个位置的观察者采用同时和同步进行事前校准的两个时钟,观察光源O的同一闪光,很显然会存在一个时差Δt,Δt=tB-tA=L/c,c为光速。因此,tB=tA+L/c就是A和B两个不同观察者对于本例中的闪光事件观察结果的坐标变换关系。
下面我们再来研究一下运动光源的情况,如果观察者A与运动光源O处于同一运动参照系,相对于观察者B的速度是V,并进行零距离观察。根据同时性的相对性要求,当光源O与B重合时进行零时对钟,观察者A和B,相对于运动光源O的距离同为零,进过一段时间Δt后,光源移动到距离B为cΔt的位置,而A与运动光源仍然保持零距离。因此,在Δt时刻,观察者A仍然是零距离观测,而B观察者是在cΔt的位置观测。很显然,两个观察者观测条件是不同的,并且差异随时间在变化。因此,对于B观察者Δt时刻的测量结果必须做位置变换的修正,结果才能与A观察者的结果进行比较。
可以预见,B观察结果作速度变换后,再作零距离(坐标平移变换)观察修正后,将会与A观察者得到一致的结果,时间膨胀和空间收缩的假象将会消失得无影无踪。
因此,相对论的变换是没有考虑观察者位置不同的影响,导致观察者在不同情况下进行观察得到的一个假象。
时间膨胀、空间收缩是一个不完整的参照系变换得到的、错误的、假象性质的结果。
时间仍然在那里均匀流逝,“天上一日,地上一年”没有得到科学论证,仍只是美好愿景!
示例:
在万有引力作用下,m绕O作圆周轨道运动,选择O作为参照系XOY,m的运动方程x2+y2=R2,X'O'Y'相对于XOY静止的,其运动方程肯定与XOY中不同,如果O在X'O'Y'中的坐标为(a',b'),那么运动方程应该为,(x'-a')2+(y'-b')2=R2。
因此,同一参照系中的不同坐标系对事件描述是不同的,但这种不同是观察位置不同导致的,而不是时空不同,通过坐标平移x'=x+a,y'=y+b,可以实现两个坐标系的数据变换。
X"O"Y"相对于XOY以速度V沿X轴方向运动,伽俐略变换,可以进行这两个不同参照系之间的数据变换。
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GMT+8, 2024-11-23 15:02
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