有关狭义相对论光速不变原理的疑问比如一艘飞船以相对地面0.5c的速度运动,它向前发出一束光,这束光相对飞船的速度是c,相对地面的速度仍为c.即光的传播不符合伽利略变换.如果我彻底明
来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/08/28 14:15:09
有关狭义相对论光速不变原理的疑问比如一艘飞船以相对地面0.5c的速度运动,它向前发出一束光,这束光相对飞船的速度是c,相对地面的速度仍为c.即光的传播不符合伽利略变换.如果我彻底明
有关狭义相对论光速不变原理的疑问
比如一艘飞船以相对地面0.5c的速度运动,它向前发出一束光,这束光相对飞船的速度是c,相对地面的速度仍为c.即光的传播不符合伽利略变换.
如果我彻底明白了这一点,我想狭义相对论就理解得差不多了.
请各高手谈谈自己的看法,不要复制,把我说懂更好.
有关狭义相对论光速不变原理的疑问比如一艘飞船以相对地面0.5c的速度运动,它向前发出一束光,这束光相对飞船的速度是c,相对地面的速度仍为c.即光的传播不符合伽利略变换.如果我彻底明
问题的症结是在于“测量是相对的”.
飞船的高速运动参考系与地面的静止参考系对距离和时间的测量标准是不同的.但是大家都会得出“光速是常量”这个结论,因为不论参考系如何改变,时空的改变量是一样的.
狭义相对论本身就不能简单的用伽利略变换解决。应该用爱因斯坦-洛伦兹变换公式。
个人认为光速不是宇宙的极限速度。
这个问题我想很难说清楚,究其原因,是因为,相对论的产生,本身就和麦克斯韦方程组不符合伽利略变换有关。我随便说点东西好了。
不知你有没有在高中学过声音的多普勒效应,如果学过的话你是否注意到,波源不动人动和波源动人不动两种情况计算是不一样的,那么这是否也是不符合伽利略变换的呢?答案当然是否定的,因为声音是在空气中传播的,声速也是在空气参照系中测定的,这两种情况在空气参照系中是不一样的,...
全部展开
这个问题我想很难说清楚,究其原因,是因为,相对论的产生,本身就和麦克斯韦方程组不符合伽利略变换有关。我随便说点东西好了。
不知你有没有在高中学过声音的多普勒效应,如果学过的话你是否注意到,波源不动人动和波源动人不动两种情况计算是不一样的,那么这是否也是不符合伽利略变换的呢?答案当然是否定的,因为声音是在空气中传播的,声速也是在空气参照系中测定的,这两种情况在空气参照系中是不一样的,自然也就不能要求其在一般的伽利略变换下不变。(或者说要变的话也要把空气一起变).
同理,先人首先想到的解决这麦克斯韦方程组与伽利略变换相矛盾的问题时,首先想到的解决之道,就是像上面那样,引入一个“先天优势”的参照系,也即以太,光在以太中传播,在以太参照系中麦克斯韦方程才精确成立,而在其他参照系中,麦克斯韦方程形式需要改变,需要借助伽利略变换(也即需要考虑以太在伽利略变换下如何改变)。然而,迈克耳逊-莫雷实验宣告,这种意义下的以太是不存在的。(之所以这么说,是因为现在很多科学家依然认为存在以太,但是意义不一样了)这样,现在一般认为,光可以在真空中传播。而且,光子真空中传播的速度可由麦克斯韦方程组算出,即为c.依然以声波的例子为例,一辆汽车以30米每秒的速度发出一个声波,一个人以10米每秒的,对于汽车来说,声波速度是370米每秒,而对人来说声波速度是330米每秒,可是对于两者来说,当他们考虑空气时,得出的结论同样都是,声波“在空气中”以340米每秒的速度传播,也就是“声波在空气中的速度在两个惯性系里一样”,这和”真空中的光速对所有惯性系里都一样”何其相似,可是空气换成了真空,于是有些“奇异”的事情就发生了.
下面,"光在真空中传播的速度对所有惯性系都一样"也即所谓的光速不变原理,这是根植于一个很自然的想法,也就是对于任何两个惯性系来说,谁都不能宣称,自己对于真空优先度更高.这一点由声波的例子来说,波源相对空气运动只能改变声波的频率,但并不能改变空气中的声速。但是在声波的例子中,空气作为一种介质,理论上它的性质我们知道,我们可以通过伽利略变换知道,空气在伽利略变换下性质如何改变,可是,真空对于我们来说却是“无”(当然,量子力学认为真空可能复杂的很,但是下面陈述依然有效)我们不知道真空的性质,只能假设,对所有的惯性系来说,真空都是一样的,既然如此,那么,光在真空中传播的速度对所有惯性系都一样,也即“光速不变原理”也就是个比较自然的想法了。当我们坐这种假设而要得到自洽的结论时,也就需要引入完全不同于伽利略变换的洛伦兹变换。
另外,在你的例子中,光的确相对于飞船和地面都以c运动,但是依然有东西是不一样的,比如光的前进方向(假设不是向飞船正前而是有一个角度),只是大小c是一样的,再比如光的频率(光的多普勒效应)。这些都可由洛伦兹变换得到。
收起