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光速不变问题(回梁先生)
[楼主] 作者:jiuguang  发表时间:2003/12/22 17:20
点击:227次

速度表示为v=s/t或v=ds/dt 。光速也是如此,即光束通过两点所用时间(包括相距无穷小的两点)。一般我们习惯于以同时看到为同时,但讨论光速时这种常认为是理所当然的东西就不能用了。同时看到的不是同时,什么是同时就要另外规定了。国际标准规定坐标时是标准时间,则用几个符合标准时间的时钟,测量时钟间的光速,则光速各向异性。仅当按爱因斯坦的规定校准时钟时,或称为爱因斯坦同步时钟,只有用这样的时钟测量光速时,光速才是常数。要注意的是用一个时钟无法准确测量光速。
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 [2楼]  作者:liangxinga  发表时间: 2003/12/22 18:19 

谢谢!我现在最想知道的是:K’系的人是否能够从光速不变假设中知道光子Q在K系中的速度?为什从?若能的活,K’系的人观测到光子Q在K系中的速度是多少?爱因斯坦的光速不变假设陈述中为什么没有“光速与观测者的运动无关”这一条?

关于异地种的同步问题我打算以后再讨论。

[楼主]  [3楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2003/12/22 20:55 

讨论问题的前提是如何校准时钟

人可以看到光,看不到光速。光速是需要用时钟测量的。某参考系的光速是否为常数,仅取决于该参考系中时钟是如何校准的,当然也可以通过某种变换算出来,但是这是观察者看不到的,或者说与观察者无关。

 

 [4楼]  作者:liangxinga  发表时间: 2003/12/22 22:04 

我提出的几个问题你能解决吗?你若给解决了,我们就全力讨论校钟问题。
我觉得光速不变假设问题很重要,它设及到洛仑兹变换能不能推导出来的问题。
校钟问题,只要承认了光速不变假设,校对不同地方的钟的问题立即可以解决。
[楼主]  [5楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2003/12/23 20:30 

讨论任何问题都要有一个前提,在相同的前提下讨论才有意义。光速不变也是如此,无前提的光速不变无意义。光速不变仅对于爱因斯坦同步时钟是正确的,他定义了一种校钟方法,但校钟方法有多种。如国际标准采用的坐标时用的就是另一种校钟方法,这时光速不变就失效了。
 [6楼]  作者:liangxinga  发表时间: 2003/12/23 22:22 

国际标准采用的坐标时是实际应用还是一种理论基础?直接做实验去证明光速在变与证明光速不变一样困难,你有证明光速在变的可信实验吗?实验要有一定的精确度、要有说服力。
[楼主]  [7楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2003/12/23 23:07 

迈克尔逊-盖而实验就是一例,GPS是另一个例子

实验在1925年就做了,正因为光速不是常数才能测到地球的旋转。现在的激光陀螺仪、光纤陀螺仪都证明着相同的事实:光速各向异性。当然相对论有自己的解释,但他的解释不容易让人接受,为此一般的书中很提这类实验。

坐标时也是GPS使用的时间,只所以能精确定位,就是因为可以精确定时。定位精度为30cm则要求定时精度为1ns 。

 

 [8楼]  作者:liangxinga  发表时间: 2003/12/24 10:01 

回复:从光速不变假设中能否得出‘K’系的人观测光子Q在K系中的速度为c(或不为c)’这一结论?
我对光速各向异性没有异议,但在局部地区也可以各向同性。你说的这两个实验的确很重要,应该用它向捍相者证明光速不变假设是错误的,建立在它上面的相对论是不可能成立的。另外,你从光速不变假设中能否得出‘K’系的人观测光子Q在K系中的速度为c(或不为c)’这一结论?
[楼主]  [9楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2003/12/24 11:02 

如何观察光子速度?首先应当有一个虚拟的测量方法

你的问题:你从光速不变假设中能否得出‘K’系的人观测光子Q在K系中的速度为c(或不为c)’这一结论?

首先应该将可以实际看到、观察、测量(包括理论上可以进行的)的现象,与只能通过理论推导出的结果区分开。K’系的人观测光子Q在K系中的速度为c(或不为c),这不是一个可观测的问题,只能通过理论分析得出结果,如果用光速不变作为分析问题的基础,结果当然是光速在K系中为c。但是这是不可观测的,光子的速度是不能直接观测的(对仪器而言,对人就更不用说了),在K系中的速度只能通过计算,或用K系的仪器测量。分清什么可测(至少理论上可测),什么只能通过计算得到,有些问题就容易解决了。

 [10楼]  作者:liangxinga  发表时间: 2003/12/24 11:46 

不管是他直接观察、测量然后计算还是利用别人的观测数据自己推导,只要他能确切知道K系中Q的速度就行。你能告诉我K’系的人是怎样知道的吗?他知道的数值是多少?
[楼主]  [11楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2003/12/24 14:01 

光子速度不可测,因为光子不可能先后到达两点。K系的光速只能从K系测量。以光速不变为基础,K系的光速当然是c 。与观察者无关,不论他在那里。K'系的人只能通过K系的测量结果确定。如果没有测量结果,则只能通过洛伦兹变换和伽利略变换或其他变换得出结果,这仍然需要K'系的测量结果或假设。

 

 [12楼]  作者:liangxinga  发表时间: 2003/12/24 15:13 

回。
你的意思是:1、K'系的人不能直接测量K系中的光速。2、K'系的人要想知道K系中的光速要由K系的人告诉他或者通过变换。以上我对你的理解对吧。
这两种说法在相对论中都不能自圆其说。例如1和2的前半部分与K'系的人能测量K系中的杆子长度有矛盾,2的后半部分在只知道光速不变假设的条件下又不可能得到。总之,在洛伦兹变换推导时,K'系的人不知道光在K系中的速度。
[楼主]  [13楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2003/12/24 17:27 


你理解的没问题。但光速不等于尺子,虽然有些关系。至于“洛伦兹变换推导时,K'系的人不知道光在K系中的速度”,当然他们是根据假设推导出来的洛伦兹变换,有结论就可以了。就象通过在地球上记录的行星运行轨迹,可以算出行星相对于日心的运动一样,并不是说我们真的验证了各行星相对于太阳的位置和运动,只是我们能准确预测各行星出现的位置及准确时间而已。其他只是假设和猜想。
 [14楼]  作者:liangxinga  发表时间: 2003/12/24 17:59 


能测尺子长度就能测时间,就能算出光速。

K'系的人不知道光在K系中的速度,也就推导不出洛伦兹变换,也谈不上结论了。

[楼主]  [15楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2003/12/24 20:19 


用不动的仪器测量运动的尺,除了技术上的困难外,还需要很多假设,测量光速更是如此。所谓知道也可以说是假设知道,并非真知道。洛伦兹变换当然是在假设前提下推出来的。知道和不知道没有本质不同,正如没有人真知道行星相对于太阳的运动一样。
 [16楼]  作者:liangxinga  发表时间: 2003/12/24 22:09 

我原帖的意图是证明:从光速不变假设推不出“K’系的人可以知道K系中的光速为C”,进而证明用光速不变假设不可能推导出洛伦兹变换。至于其他问题我还没顾及问。你说的测量问题,相对论的方法与经典的方法差别很大,讨论起来很不容易,容易混淆。今后再谈吧。
[楼主]  [17楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2003/12/24 23:50 


“K’系的人可以知道K系中的光速为C”就是根据光速不变假设,想不出还可以根据其他什么方法知道。你的“进而证明用光速不变假设不可能推导出洛伦兹变换”我想恐怕有问题。根据光速不变假设是可以推出一种变换来的,而且应该是洛伦兹变换。如果你认为你的证明正确,我可以看一下吗?

 

 [18楼]  作者:liangxinga  发表时间: 2003/12/25 09:54 


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