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‘运动钟慢’和‘运动尺缩’效应及其解释
(《物理学上的时空与物质》20)
第三章 狭义相对论关于时空的基本概念和基本规律
§3.3 ‘运动钟慢’和‘运动尺缩’效应及其解释
我们将通过光钟来说明和解释‘运动钟慢’和‘运动尺缩’效应。
3.3.1 光钟
之内,如果光速c与光源的运动状态有关,相对不同惯性参照系的光速就会不相同,这违反狭义相对性原理)。如果要怀疑这个基本假设就必须提出理论和实验根据,可是现在还不存在可靠的可以否定这个基本假设的根据。
光子在镜面的反射,可视为弹性碰撞,故碰撞前后,速度大小不变。光子
反射后继续以光速c在‘光钟’内运动是由于惯性;虽然光子的静止质量为0,
它还是有惯性的,因为牛顿第一运动定律是可以推广到狭义相对论的。
必须指出,按照所研究的问题,‘光钟’摆放的方位可以有不同的选择,例如,
‘光钟’的平面反射镜可以平行于坐标系的XOZ平面、或平行于YOX平面、或
平行于ZOY平面、或其它平面。还必须强调,‘光钟’在其中静止的惯性参照系
只是许许多多的惯性参照系中的一个。无论在牛顿力学中还是在狭义相对论中,
都认为所有的惯性参照系都是平权的,即没有某一个惯 性参照系比其它惯性参照
系表现特殊。因此,我们除了研究‘光钟’中的光子相对于反射镜(即‘光钟’
在其内静止之惯性参照系)的运动外,也可以研究‘光钟’中的光子相对于其它
惯性参照系的运动。由于所有的惯性参照系都是平权的,这些运动都是真实的;
要强调一下,不可能只有光子相对于‘光钟’在其内静止之惯性参照系的运动是
唯一真实的,而应当是光子相对于一切惯性参照系的运动都是真实的。
为了正确地研究光子相对于其它惯性参照系的运动,必须注意:
1、运动都是相对的,要说明一个运动,须要指出这个运动所相对的惯性参照系。
没有参照系、只由物体本身决定的‘运动’是不存在的(牛顿的所谓‘绝对运动’
也是有参照系的,‘以太’就是其参照系)。此外,在狭义相对论中,时间的量度
也是要依赖于惯性参照系的,在狭义相对论中不存在不依赖于参照系的‘绝对时
间’,如果否定这点,就要否定狭义相对论,就必须提出理论和实验根据。
2、 对于狭义相对论的时空,时间和空间是紧密结合在一起形成‘4维时-空’统一
体;一质点在4维时-空中的位移可用4维时-空位移矢量
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