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“绝对光速”、“绝对音速”与超光速的测定。
[楼主] 作者:逆子  发表时间:2000/06/16 23:43
点击:1188次


“绝对光速”、“绝对音速”与超光速的测定。

1、绝对光速

真空中光的传播速度在各个方向都是相同的,与光源的运动无关。也就是说,无论你相对于光源作任意方向的运动,或者说相对运动的速度是多么的快,所测定光的频率乘以波长永远是一恒定值——30万公里/每秒。请记住!这可是铁的事实喽!例如:观测者向者光源的方向运动,如果他测得光源的谱线随着其运动速度的增大向紫端移动,也就是随速度的增大波长相应减小,那这就是绝对光速现象。虽然说这位观测者测定光源的频率增高了,但是波长减小了,两者的乘积还是等于静止时所测定的光速。无论观测者运动与否,运动会产生频率和波长如何变化。最终的乘积还是一个恒定值。

爱因斯坦在相对论中论述光传播的这种特殊性并不是仅停滞在理论上。“双星现象”和1938年H.E.Ives与G.R.Stilwell对运动氢原子光谱的测定结果,和1054年超新星爆发观测结果,以及光的多普勒效应都与绝对光速论所预测的结果相吻合。

2、超光速:

发射假说认为光速相对光源是一定的,假若光源向观测者运动为U时,观测者所测定光速度为C+U。当与观测者的相对分离速度为U时,观测者所测定光速度应为C-U。光的速度起决定因素的是光的最后一次反射或透射物与观测者的相对速度。发射假说认为30万公里/每秒的光速是相对于光源而言的,而对于相对于光源运动的观测者而言就是存在着超光速或者说小于光速的现象。发射假说能够说明光行差现象和多普勒效应与迈克耳孙-莫雷的实验结果以及H.E.Ives与G.R.Stilwell对运动氢原子光谱的测定结果的分析。

3、绝对音速

我们已经知道,对于光来说,不论光源与观察者的相对速度如何,所测得的光的速率都是相同的。所测得光的频率和波长虽然不同,但总以这样的方式改变着:两者的乘积即光的速率保持恒定。这就是所谓的多谱勒频移。
如果声源在传播介质中是静止的,频率为f。而观察者以速率u向着声源而运动,则观察者所听到的频率f^是

f^ = f(1+u/v)

观察者向着声源运动时,所测声速为v+u。要大于静止时所测的速度。可以看出音速并不象光那样显示绝对速度的性质。不过在某些特定的条件下的观测者也会得与光相似的绝对速度的观测结果。

例如在正在运行的公共汽车汽车上的观测者,当他观测汽车外声源,无论声源相对于汽车的速度大小,这位观测者所测定各声源的波长和频率随与汽车的相对速度的不同存有差别,但测定各声源的波长乘以频率永远是一个恒定值。这一点与绝对光速的测定很相似。这位观测者也可以宣称:声速也是绝对的。因为无论声源的频率和波长如何变化,但两者的乘积是恒定的。现在我们再回过头来看看绝对光速是如何测定的。

我们相对论的挑战者总是以否定绝对光速入手或者想从实验中找到超光速。首先应明确什么是超光速,超光速的光源有什么特性,这两个问题搞清楚了才有可能设计出一个可以检测超光速的设备。如果我们还是用现有的摄谱仪来观测一束光是否超光速,那是根本不可能的。也就是说假定有一束超光速,当我们用摄谱仪来拍摄该光的谱线的话,你所得到的测定波长不是该超光束的实际波长。因为我们所获得的光谱已通过光谱仪的透镜,所以我们所获得光的波长或频率是相对于摄谱仪的透镜,而不是相对于光源。测定超光现象从微波入手较容易点,这是我的一点建议。


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[楼主]  [2楼]  作者:逆子  发表时间: 2000/06/19 00:06 

物体的长度具有绝对性

把人观测蜻蜒点水所形成的水波运动与光类比,我认为yanghx是把光波与机械波相比似得出的结果。我暂且不论以太的存在与否,就真对波长的变化与否谈一下我的看法。

人向蜻蜓运动,蜻蜓不动,对于蜻蜒点水所形成的水波纹的波速为w,频率为f、波长为l,当人向着蜻蜒运动时所测到的波速w应增大,频率f增高,波长不变,还是1。在这里波速、频率皆是具有相对性,唯有波长具有绝对性。这就涉及到长度的测量中的“间接测量”与“实物比较测量”的认识问题。

我手边有一把一米长并十分刚性尺子,无论观测者相对于这把尺子作任何方向的运动,也无论这位观测者的运动速度的大小,他用各种方法来测量可能有该尺子大于1米、小于1米、等于1米不同的结果。其“间接测量”所测量的结果并不是实物的真实长度。例如:用相对论中对长度的测量方法,观测者用一束激光照射这把尺子的一端与另一端 ,观测者对两点光反射光返回时的时差来断定这把尺子的长度。如果观测者向者尺子运动时,可能测量这把尺子为0。9米。很显然,我手边的尺子并不因为观测者测定为0。9米,这把尺子一下子就变为0。9米。1米来是1米。它丝毫不会改变。也就是说“间接测量”是一种“视觉形象”。这里的“间接测量”指的就是用光的测量方法。

我这里有一台激光器,它发出光的波长为1。向着激光器运动的观测者的测量结果是0。5。这位观测者对我说是0。5而不是1。是我测量错了。我的回答是:

这位老兄,物体的真实长度是不因座标的变换而改变的。之所以我俩的结果不一致,是由于你对光的属性不了解所致。你是用摄谱仪来测量光的波长,当摄谱仪相对于光处于静止时你所测得光的波长与我的测量是一致的。当摄谱仪向着光源运动速度为U时,相对于摄谱仪的光速为C+U。这样大于光速的光是不可能通过摄谱仪的透镜的,通过透镜后光的速率又成为C。所以你测量光的波长是0。9。如果你知道了其中的道理,就应先修正一下所测的结果,我们就不会对一把尺子的真实长度产生分歧了。
 [3楼]  作者:yanghx  发表时间: 2000/06/19 17:19 

请回“绝对光速”不行吗?
[楼主]  [4楼]  作者:逆子  发表时间: 2000/06/19 23:10 

如果长度具有相对性吗?那么长度的“克隆”又会带给我们什么启示呢。
如果长度具有相对性吗?那么长度的“克隆”又会带给我们什么启示呢。


我手边有把尺子的长度为1米,一米是什么概念,也就是在充满氪气的放电管中,由氪-86单原子所发射的橙红光的波长的1650763.73倍为一米的长度。相对于这把尺子作相对运动的各观测者,由于相对于尺子的运动速度不同,所以他们所测量的结果也不相同。这并不因为他们对尺子所测得结果不同而改变我手边这把尺子的真实长度。
一个静止物体的长度可以由一个静止的观测者用一把尺子去量,对于运动的物体长度的测量就无法采用这种方法了,是采用光照射物体两端,然后测得两端所反射回来的时差断定该物体的长度的。我搞不清的是,相对论中所指的尺缩是指运动中真实物体的尺缩,还是一种视觉现象。比如说,我们用无线电通知相对于尺子运动观测者,我手边这把尺子的长度是1.650763.73个氪-86橙-红光的波长。这位观测者在他的惯性系内就以我们地球上的这个长度标准复制了一把一米长,并十分钢性的尺子。

以这种方法“克隆”尺子后就出现以下问题

1、当这位观测者返回到地球时两尺子相比长度是一样的吗?
2、如果这观测者向着地球运动时,按相对论推论,我观测这个“克隆”尺子是一米长还是缩短了。

按类似的方法我们可以“克隆”质量、时间甚至可以是完整的地球,我们可以假想我们在这个相对于地球处于高速运动的“克隆”地球上观测我们的地球又会得出什么结果。

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 [5楼]  作者:yanghx  发表时间: 2000/06/20 01:40 

这大概就是“测不准原理”了?

既然“测不准”还不如听听“飞船”的报告,
因为飞船上的测量值是准的,与静止时相同。

所以“双生子”问题也是“测不准”造成的,
其实飞船上的人报告过正确的时间,他们就是
不信,非要自己测,就算“双生子”之一下了飞船后,明明是个老头,
可能他们倒要说自己的眼睛“测不准”了,
比如“普通人很难看出他的年轻”?

 [6楼]  作者:guojia  发表时间: 2000/06/20 08:02 

绝对、相对、双生子佯谬
“真正的”长度?不,你应该用“绝对的”长度更能够说清你的意思。

我假设一个理想试验:忽然,宇宙万物所有的尺寸都按照1:2的比例扩大了,包括你,包括你的尺子,也包括电磁波的波长,是一种空间性质的扩大。如此一来,你说,标准的一米,还是真正的标准了吗?没有一个人能够察觉这种扩大;更没有一个试验能够测量出这种扩大。于是,大家还是以为什么事情也没有发生。是不是很怪呢?

至于飞出去又飞回来了的飞船上的尺子长度问题,历史上早就有一个“双生子佯谬”问题:双胞胎中的一个随着亚光速飞船遨游太空。由于相对论的时间膨胀效应,双方测量对方的时间都膨胀了。结果飞船回来了,双胞胎又一次碰面。到底哪个年龄变大了呢?答案:飞船上的比较年轻。为什么呢?因为飞船要飞回来,必须经过“减速”、“反向加速”这两个实际上是一个的过程。这个过程,导致了飞船时间大幅度的膨胀,最终,飞船上的人年轻了。千万不可这个加速的过程,因为在广义相对论中可以精确地计算出这个加速过程对时间膨胀的影响。

同样,要比较飞船和地球上尺子的长短,也要经过这个广义相对论描述的加速过程。这里就不赘述了。

至于在飞船没有返回加速之前,到底是哪个尺子比较长?相通了这个问题,就会明白相对论的精髓:相对性。可以这么思考:在飞船上的人看来,飞船上的尺子比较长;在地球上的人看来,地球上的尺子比较长。不要钻“绝对”的牛角尖了,一切的比较,都是有一个参考标准。你说的那个“真正的长度”,其实就是在跟“绝对的长度标准”在进行比较。再说一次:没有绝对的标准。

实在的、有用的物理学,就是提供一套公式,让我们可以运用到实际的实验中去。既然我们把测量到的物理量,就当作真实值,是相对于我们来说的真实值,那么,绝对的真实值就让上帝去测量吧。

guojia

 [7楼]  作者:guojia  发表时间: 2000/06/20 08:34 

补充:绝对、相对、双生子佯谬
漏了两个字:“千万不可忽视这个加速的过程,因为在广义相对论中可以精确地计算出这个加速过程对时间膨胀的影响。”

有关“绝对”“相对”的概念,可以参考“本征时间的概念”一文进行理解。
 [8楼]  作者:yanghx  发表时间: 2000/06/20 13:51 

如果对时间还有怀疑,那就先说长度吧
飞船测得的自己船内的尺长是否与“静止”时相同?他们测的是“准”的,“测不准”飞船上
尺子的是静止的地面,对不对?
 [9楼]  作者:guojia  发表时间: 2000/06/20 17:44 

“本征物理量”是不变的
飞船里的人,的确是从起飞前到起飞后测得的自己手中的尺子长度没有变化(本征长度)。地球上的人测量该尺子,就会发现越来越短。飞船上的人测量地球上的尺子,也是越来越短。但是,这绝不是什么“测不准”。准与不准,用哪个标准呢?飞船上的人以自己的尺子为标准;地球上的人也一样。正是由于没有哪个特殊的、优越的惯性系(测量标准系统),才导致了这么个情形。

有人认为这种物理图像是混乱不堪的。其实,这种物理图像是目前为止最最自然的,你要仔细地想一想。

guojia
[楼主]  [10楼]  作者:逆子  发表时间: 2000/06/20 17:45 

[guojia]先生我这样理解尺缩对吗?
[guojia]我这样理解尺缩对吗?

如果逆子这把地球的标准米尺在观测者AAS飞离地球之前,逆子把另一根标准米尺放入AAS的飞船中,当AAS的飞船在太空高速(匀速)运行时,AAS用1650763.73个氪-86橙-红光波长与地球上带去的尺子相比较,结果如下:

guojia认为由于运动存在尺缩效应,这种尺缩是真实物体的尺缩。这种情况下,飞船、从地球上带去的尺子、氪-86单元子所发射的橙红光的波长,这一切的一切皆以一定的比例发生了尺缩效应,所以AAS发现从地球上所带去的尺子与他在飞船上用1650763.73个氪-86橙-红光波长复制的尺子长度是一样的,因为AAS用发生了尺缩效应的波长与已发生了尺缩的尺子相比较,两者长度相等,并不会发现有什么尺缩效应。但真正物体的尺缩已在AAS的飞船发生了。当AAS的飞船返回到地球时用他在飞船上复制的尺子与逆子的标准尺子相比,长度也是一样的,所以尺缩只发生在运动中。停止运动也就意味着尺缩效应的停止。也就是说guojia先生所认为的尺缩是物质自身的尺缩,并不是一种观测者处于相对运动时的视觉现象。

我这样理解对吗?

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 [11楼]  作者:guojia  发表时间: 2000/06/20 18:04 

我只承认“光速不变原理”。
 [12楼]  作者:yanghx  发表时间: 2000/06/20 18:08 

“以太阻力”会引起形变
我的意思是不要轻易使用“绝对”这两个字,
容易引出不必要的麻烦和误解,我认为至少到目前为止,
所有物理量都应该是相对的,而且都有必要确定一个“公认”的参照系,
否则各国、各星球的人难以交流、争论,没错吧?

至于运动的物体是否会缩短,
这是我一直在争论的问题嘛,怎么回事?
“尺缩时胀”的基础都没有了耶,
至于一些试验观察我还要专门说一下。

按现在的普遍说法,是静止地面的测量值
比实际值(静止值和船测值)要短一些,
我暂嬉称其为“测不准原理”。

但是运动的物体由于受到“以太”阻力而产生
形变是可能的,比如在运动方向有缩短,但这是
实在的缩短,静系和动系都承认的。










 [13楼]  作者:yanghx  发表时间: 2000/06/21 03:46 

这与“绝对光速”有何不同?
 [14楼]  作者:guojia  发表时间: 2000/06/21 08:37 

我的困惑与你不同:
嗯,怎么说呢,可以说对,也可以说不对吧。

对的地方:的确,飞船上的标准长度(那个1650763.73个氪-86橙-红光波长)连着被测物体一起发生了相对尺缩效应,于是,飞船上根本无法测量出这个缩短。对于这点,你我都是理解的。

不对的地方:2点。

1、没有真实的长度。

你的意思我完全了解,因为我当初也是这么疑惑过的:“一把尺子,全宇宙只有一把,当然应该有它特定的属性,包括长度。这个特定的长度就是真正的长度。”对吧。然而,相对性效应却说,这个特定的长度,在别人的测量下,变成了另一个长度值,一个缩短了的长度值。如果说,是这把尺子的自身长度缩短了,那么就解释不了“独一无二的尺子”这个概念了。所以说,我的理解,不是尺子自身缩短了:尺子没有发生任何的变化,还是老样子。而你说的“视觉现象”,也不对,并不是因为我们看那个运动尺子由于运动而使得尺子反射的光线发生了变异,让我们看到缩短效应的,并不是那样。其实,我的理解是:相对收缩了的是时空。由于时空这个物理大舞台收缩了,那么这个舞台上所有的物体都会相应收缩,包括尺子,包括标准长度等等。可以想象一下,收缩的空间,转换到时间里面去了(不是时间膨胀了吗?)。时空本是一体,发生转换,是由于相对运动而产生的效果。我,从一个状态跳到另一个状态,那么,我所处于的时空,就发生了空间-时间的转换。这个转换过程和结果,由于我本身一起参与,所以我无法测量出来。而处于我原来状态的另一个人,就测量出来了。这就是相对性效应。至于这个转换过程是如何进行的、为何会如此进行转换,我不知道,我也从来没有在书上看到过答案,甚至书上连这个问题也没有提到。这就是我的疑惑。好像现在的物理学,都是在进行对规律的描述,而不是揭示规律的来由、起源或者本质原因。我相信,这种物理学,还只是表面的物理学,离开“上帝”还差的极远。

2、没有“静止”“运动”的绝对标准。

这点,你应该是承认的吧。所以说,你说的“静止长度不变,运动长度缩短”,是很不严格的。应该加上“相对”两个字。这就是“相对论”的来由:运动、测量都是相对的。

非常乐意和你进行讨论,请继续质疑,直到你我有一方承认对方的观点为止吧!

guojia
 [15楼]  作者:guojia  发表时间: 2000/06/21 11:33 

没有特别优越的、高高在上的特殊惯性系
正如你所说的,所有物理量都是相对而言的,并没有绝对的存在。可是,你说,要有一个公认的标准,这点,恐怕不对了。并不需要那个公认的标准。如果设置这个标准,那么以哪个为公认呢?以地球?不行,否则就是地心说;太阳?也不行;银河系?也不行。有一个不错的候选者:宇宙总星系。但是,我们对于宇宙的观察,还是处于极其落后的阶段,还要这个候选者嘛?

其实,相对性原理已经阐述:没有这个公认的标准惯性系。因为,上帝是公平的,每一个惯性系的地位,都是平等的。如果出现了那个公认的惯性系标准,那么它,就是一个特殊的、优越的惯性系。没有道理让它存在。如果进行人为的约定,那么,这个物理学就不是描述自然界的物理学了。

还有:以太阻力引起长度真实收缩,是洛仑兹当初的解释和理解。你不要再次使用这个理论了,注定要失败的。

guojia
 [16楼]  作者:guojia  发表时间: 2000/06/21 17:41 

尺缩,是相对于测量者来说的。
 [17楼]  作者:yanghx  发表时间: 2000/06/22 02:10 

你有时不可理喻?
 [18楼]  作者:yanghx  发表时间: 2000/06/22 19:34 

你认为理论中没必要使用“米千克秒制”吗?
你以为“米千克秒制”只是一个“技术手段”的问题吗?
正因为有了“米千克秒制”,各物理量才找到了
相对比较的“基点”,这个“基点”正说明各物理量具有相对性,
否则就没必要公认这个“基点”了。

现在据说只有“光速”是不需要“基点”的,
这就是“光速”与其他物理量的不同之处:绝对性。
它认为自己不需要一个相对比较“基点”,
也就是不承认自己的“相对性”。

而现在地球上的光学试验都是默认是以地球为
“公认”静止点的,否则各国的科学家怎么交流各自的理论、试验成果呀?







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