关于黄德民先生提到的一个违反“运动尺子收缩”的思维实验: 黄先生说,假设一把尺子(静止长度1),两端可以看作两个粒子。我(在地面参考系)同时加速这把尺子两端,再同时撤去加速(直到尺子匀速),由于两端粒子运动情况完全相同,它们始终保持距离1米。故这把尺子运动长度(即两端距离)还是1米。尺子不缩短!
我思考后的回答:狭义相对论所说的“尺子缩短”,是指“不同参考系对同一把尺子在同一物理状态的各自描述的比较”,而不是“同一个参考系对同一把尺子的前后状态的两个描述的比较”。
我先来看“不同参考系对同一把尺子在同一物理状态的各自描述的比较”,从这个意义上讲,尺子的确是缩短的。在地面参考系的我看来,对尺子两端,我是同时加载和撤去加速度的,但是与尺子相对静止的观察者(即固定在尺子上的观察者)看来,对尺子两端,并非同时加载和同时撤去加速度的,因此尺子两端的运动状况其实是不同的,如果两端是两个粒子,则两个粒子是要拉扯的。因此这个长度就不再是1米了(与尺子相对静止的观察者现在所测的长度是尺子新的静止长度)。与地面系观察到的运动尺子(长度1米)比较,有尺子缩短效应(不过计算比较难,因为这涉及到非惯性系的坐标变换)。
但这样一来,就导致一个问题,尺子在加速后,再匀速,其静止长度是要变化的。这倒有点奇怪。不过仔细想想,这也不奇怪。尺子不是刚性尺(刚体在相对论中不存在)。尺子内的物质,因为加速,与尺子相对静止的观察者看来,并非同时加载和同时撤去加速度的,因此出现静止长度变化,也是可能的。2012-9-13 |