在相对论中,洛伦兹解释迈莫实验的收缩设想去哪了? |
在相对论中,洛伦兹解释迈莫实验的收缩设想去哪了? |
S’相对S以速度v沿X轴匀速运动,在S系,牛顿力学和相对论有相同的计量,光速都等于c,其中AC为1米,AB为1/r(r等于1-v2/c2开方的倒数)。 在牛顿力学中,根据伽利略变换,S’系X’轴的长度单位为A’C’=1(牛顿)米;在相对论中,根据洛伦兹变换,S’系X’轴的长度单位为A’B’=1(相对论)米。 即,在S’系,相对论与牛顿力学在X’轴定义的长度计量单位是不同的,两者具有的数字关系是:1相对论米=1牛顿米/r。 由于在S’系X’方向相对论与牛顿力学定义的基本单位不同,于是就会出现这样的现象:在S’系有个物体绕固定点旋转到不同位置,如果在牛顿力学计量下该物体的长度始终保持不变,则在相对论计量下该物体位于不同的方向会有不同的长度测量结果,其中X’方向的长度是牛顿力学计量结果的r倍(数字上的关系);如果在相对论计量下该物体的长度始终保持不变,则在牛顿力学计量下该物体位于不同的方向会有不同的长度测量结果,其中X’方向的长度是相对论计量结果的1/r倍(数字上的关系)。 现在让我们回想一下洛伦兹对迈莫实验的解释。假如我们在S’系进行迈莫实验,且实验结果为零移动。则在牛顿力学下,为解释这个实验结果,洛伦兹设想:当实验仪器旋转到不同的方位时,两臂在X’方向的长度会发生一个收缩,这个收缩因子就是1/r。而在相对论中,解释这个零结果似乎不需要有洛伦兹的这个设想,实质上真是这样吗?
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有了前面的介绍,回答2楼这个问题不难。实质上相对论没有丢弃洛伦兹当年的这个设想,由于在S’系X’方向相对论定义了不同于牛顿力学的长度计量单位,这一计量单位的改变恰好使洛伦兹在牛顿力学下的收缩设想“隐身”了。于是有了如下结论:
由于在S’系X’方向相对论与牛顿力学定义的基本单位不同,因此,在牛顿力学的计量下,迈莫实验仪器的两臂旋转到不同的位置会有不同的长度计量结果;而在相对论的计量下,迈莫实验仪器的两臂旋转到不同的位置保持相同的长度计量结果。在相对论中,洛伦兹当年的收缩设想仍然存在,只是通过一定的计量方法使其在S’系隐身了,如果站在S系来看S’系内的迈莫实验,无论是牛顿力学还是相对论都会得到:实验仪器的两臂在不同的方位有不同的长度。 |
在2楼,如果S代表太阳系,S'代表地球系,则牛顿力学下,太阳系的光速计量为c,地球系的光速不等于c,地球系X轴的1米尺旋转到Y轴应该大于Y方向的1米。而现实中,我们生活在地球上,牛顿力学把地球系的光速计量为c(如此,太阳系的光速就不能计量为c了),在地球系牛顿力学和相对论用到的米尺是相同的(如此,牛顿力学和相对论在太阳系用到的米尺就不同了),在这种计量下,牛顿力学在地球系就看不到洛伦兹所设想的收缩了。 |
在相对论与牛顿力学之争上,能够找对方向或者能够与正确方向挂钩的人寥寥无几,绝大多数人关注的是结论或实体,极少有人从“方法”的角度进行探索。
相对论与牛顿力学的根本差异来自方法,具体说是计量规则或计量规划上的差异,而不在于某个实体或某个结论,那些令人难以接受的结论都源自于方法上或计量规则上的差异。可惜人们根本不喜欢这个正确的研究方向,仍然在错误的方向上费心劳神。 |