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汽车-车库佯谬——谁对?谁错?如何判断?(二)

已有 7450 次阅读 2009-10-30 13:48 |个人分类:未分类|系统分类:科研笔记| 狭义相对论, ‘运动尺缩’公式, 佯谬

                              汽车-车库佯谬——谁对?谁错?如何判断?(二)

      在博文《汽车-车库佯谬——谁对?谁错?如何判断?(一)》中,已介绍了‘汽
车-车库佯谬’并提出了两个问题:
1),以地面为参照系,汽车可全部进入车库,以汽车为参照系,汽车不可能全部
进入车库。这两个推论,那个正确?那个错误?还是都正确?或都错误?如何判断?
2),最终结果必然是,汽车全部烧毁成残骸,且残骸均相对地面(或车库)静止。
请问汽车残骸位于何处?是全部残骸位于车库之内?还是一部分残骸位于车库之内、另
一部分残骸位于车库之外?如何判断?
我们还指出了答案:问题1)的答案是,两个推论都是正确的,它们是在不同的参照
系得出的结果,并不矛盾;问题2)的答案是,如反冲力较小,在地面观察时,车体
无任何部分反冲出车库,则全部残骸位于车库之内,如反冲力较大,在地面观察时,车
体有一部分反冲出车库,则一部分残骸位于车库之内、另一部分残骸位于车库之外。
        在那篇博文中,虽然指出了答案,但没有说明答案是根据什么理由得出来的?本博
文就来叙述其理由,并作一些讨论。
        首先指出,解答问题1)的理论根据是‘运动尺缩’公式和运动物体长度的定义。
‘运动尺缩’公式是由洛伦兹变换公式推出来的,而洛伦兹变换公式是狭义相对论的基本
结论。因之,如果狭义相对论是正确的,那么洛伦兹变换公式,因而‘运动尺缩’效应
便必然是正确的了。必须强调,这种正确性不仅是理论上的,而且是客观上必然会出现
的真实情况,是可以通过实验、观察来验证的;这是逻辑关系的必然性。有人也承认狭义
相对论正确,但还是认为‘运动尺缩’和‘运动钟慢’不是客观真实情况;这是由于他对
狭义相对论的理论体系和逻辑推理认识不够的缘故。在前面的几篇博文中已经说明过,狭
义相对论中的‘运动尺缩’和‘运动钟慢’现象之物理根源是由于时间和空间紧密结合在


        当然,如果狭义相对论的理论不正确,‘运动尺缩’和‘运动钟慢’便不是狭义相对论的
理论推论,这两个效应就可能不存在;因此,通过实验来观察‘运动尺缩’和‘运动钟
慢’效应是否存在,便可以证实或证伪狭义相对论。‘钟慢’效应的直接实验目前有一
些,但还不够充分;‘尺缩’效应的直接实验目前可能还没有。进行这类实验无论对肯定
或否定相对论都是需要的。就目前的现状而言,狭义相对论的理论体系(是指百年以来几
代物理学家所共同建立的理论体系,而不是指存在缺点和错误的爱因斯坦最初的几篇论
文)看来是完整的、在逻辑上是严格的,它已成为近代物理理论上的两大支柱之一;现
有的一些实验和观察事实大都是证实狭义相对论而很少是证伪狭义相对论的。因此我认
为,可以怀疑相对论(特别是广义相对论),有必要多进行一些实验、观察研究来检验
相对论,且可对广义相对论和宇宙学中的部分理论作一些探讨性的改进,但不可贸然地
扬弃相对论。
       问题2)受制于车库有后壁这个条件;如果车库没有后壁,问题2)便不存在,只有
问题1)存在。问题2)不单純是个运动尺缩问题,还牵涉到许多物理问题,如碰撞、车体
弹性,力在车体中的传播、反冲、燃烧等等。这些问题是很复杂的,目前还不可能通过理
论研究来解决,因为相对论热力学还没有建立并且难以建立。但还是可以作些定性分析:
当汽车车头与车库后壁开始碰撞时将引起车头爆炸,与此同时,车头将受到车库后壁的反
冲力向车后运动。另一方面,在发生爆炸之后,直至整个车体开始相对地面(或车库)静
止之时,还有一小段时间(力在车体中的传播也需要时间),汽车的后半部将继续向车库
运动而进入车库。于是最后结果不外乎下述两者之一:A),如反冲力较小,在地面观察时,
车体无任何部分反冲出车库,则全部残骸位于车库之内; B),如反冲力较大,在地面观察
时,车体有一部分反冲出车库,则一部分残骸位于车库之内、另一部分残骸位于车库之外。
上述两个可能之中只有其中一个是真实存在的,因为在同一参照系(地面)不可能存在两
种不相同的结果。



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2 朱林 黄兴滨

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