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讨论相对论长度收缩的性质
[楼主] 作者:hudemi  发表时间:2015/12/05 13:32
点击:1626次

好久没有来这儿讨论了,原因是感觉大家对相对论的理解程度参差不齐,谈不到一块,没有意思。

近几天闲着 ,想讨论点基础问题,如果能达成共识,或许有利于后面深入讨论。

今天想讨论点相对论长度收缩的性质。这种性质正规教课书从没有正经说过,也没人认真总结过。

大家知道,相对论认为存在长度收缩效应,物体的长度在运动的观察者看来会缩短。现举几个例子,请大家讨论:

有A、B两点相距1米;

有一橡皮泥做的棒长1米;

有一弹簧长1米;

有一长2米的弹簧被压缩成长1米;

有一钢性特强的棒长1 米;

有一标准的钢尺长1米。 

 所有这些物体(包括A、B这两点)在甲惯性系中并列排在一块,惯性系乙相对于甲系沿物体长度方向以0.8C运动,请问:

1、 在乙系看来,这些物体(包括A、B这两点)的长度与材料的性质无关,均为0.6米吗?为什么?

2、1米长的物体被乙系观察为0.6米,能认为物体是处于压缩状态吗?是外力作用的结果吗?如果是,是什么力?谁是施力体?该有多大的力才能将钢棒从1米压缩为0.6米?这种力性质为什么这么独特,能对不同物体产生大小完全不同的力?

希望通过这种追问让大家讨论清长度收缩的本质。 

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 [2楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2015/12/05 18:10 

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[楼主]  [3楼]  作者:hudemi  发表时间: 2015/12/05 18:58 

对【2楼】说:
久广先生似乎没有回答主楼问题。不知你怎么看?
[楼主]  [4楼]  作者:hudemi  发表时间: 2015/12/05 18:59 
 [5楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2015/12/05 23:01 

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[楼主]  [6楼]  作者:hudemi  发表时间: 2015/12/06 11:17 

对【5楼】说:

老刘,你为何回答问题总是似答非答,不能针对我的提问明确而肯定地回答吗?

难道我不知道不受力?恰恰是许多人在这儿知道不受力,情况稍一变化,就乱说什么受力问题,我只是想从开始来引导大家把此问题看透。

 [7楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2015/12/06 22:10 

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 [8楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2015/12/06 22:59 

如果将相对论的尺缩问题,理解为洛伦兹变换的尺缩问题,就容易达成一致了,只是在洛伦兹变换中没有明确规定的部分,就会有人做一些不同的规定,那就有争议了。
我是希望大家换个思路思考问题,一般而言,一阶小量远大于二阶小量,为什么谁都知道二阶相对论效应,而对一阶效应却避而不谈呢?愿意恐怕是一阶效应容易被检验,而又有其不确定性,想到的权威们就回避了,而很多人则没想到有这样的问题。
[楼主]  [9楼]  作者:hudemi  发表时间: 2015/12/07 08:04 

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[楼主]  [10楼]  作者:hudemi  发表时间: 2015/12/07 08:25 

对【8楼】说:

我们反对的就是将相对论的尺缩问题理解为洛伦兹电子论尺缩。相对论尺缩仅仅是一种变换性尺缩,是时空变换尺缩而不是物质变化性尺缩。

相对论推导并得出长度收缩的结论,完全是源于时空坐标点的变换,这种坐标点既可以是纯粹的空间点,也可以是任何物质占据的空间点,所以其结论不仅适用于空间两点,也适用于这一空间距离上的任何材料的物质,即任何物质都有相同的相对论性尺缩。

所以相对论中尺缩既不是任何外力作用造成的,反过来,相对论尺缩也不会在物体内部造成任何额外的内应力。

 [11楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2015/12/07 09:47 

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 [12楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2015/12/07 09:54 

科学就如同一只水桶,是物质与精神的共同产物,所以并不是所有科学结论都完全取决于物质领域。
 [13楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2015/12/07 11:33 

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[楼主]  [14楼]  作者:hudemi  发表时间: 2015/12/07 12:23 

对【11楼】说:
我没有想从物质领域找原因解释相对论长度收缩,我只是想论证相对论长度收缩根本不成立。思路是,先彻底弄清相对论长度收缩的性质,再根据该性质推论,引出与实际矛盾的结论从而论证相对论的不正确。
[楼主]  [15楼]  作者:hudemi  发表时间: 2015/12/07 12:26 

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 [16楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2015/12/07 14:12 

14l楼,那你是从物质领域还是非物质领域来证明呢?所谓与实际矛盾,似乎是想从物质领域给出否定的证明,然而这是永远不可能的。因为有一个什么样的变换,并非完全是物质领域确定的,主要取决于人类的设计,是人类约定的一种规范。

伽利略变换相当于人类设计了一个圆形水桶,洛伦兹变换相当于人类设计了一个方形水桶,证明洛伦兹变换不成立就如同有人想证明方形水桶不成立,你认为能做到吗?
[楼主]  [17楼]  作者:hudemi  发表时间: 2015/12/07 17:46 

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[楼主]  [18楼]  作者:hudemi  发表时间: 2015/12/07 23:16 

根据相对论的观点,我试着总结一下相对论长度收缩的性质:
1、相对论长度收缩是时空变换的结果;
2、相对论长度收缩是一种时空效应,物体在不同时空中自然会呈现出不同的长度,是自然呈现;
3、相对论长度收缩是真实存在的,同时也是观察结果(但不仅仅是观察效应);
4、相对论长度收缩适应于所有物体(包括空间两点间的距离),与物体材料性质无关;
5、相对论长度收缩不是外力作用造成的;
6、相对论长度收缩不在物体内部造成额外的内应力。
 [19楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2015/12/07 23:17 

[楼主] [17楼] 作者:hudemi

我先论述一个基本的道理:

假设正如你主题所说,甲系、乙系互测对方的1米都是0.6米,那么,在此基础上,以甲系的计量为基准,通过改变乙系的计量,请看以下变化。

第一步,由甲系测量乙系的1米为0.6米来推测,甲系测量乙系的5/3米就是1米。据此调整乙系的米尺,将乙系原来的5/3米定义为乙系新的1米。于是,在新的约定下会有:
1、甲系测量乙系新的1米为1米。
2、乙系用新的1米测量甲系的1米变成0.36米(用乙系原有的同时来测量)。

第二步,调整乙系的对钟,使乙系对钟的结果与甲系相同(即使得乙系约定的同时与甲系约定的同时相同),如此一来,结论就会变成:
1、甲系测量乙系新的1米为1米。
2、乙系用新的1米测量甲系的1米也是1米(用乙系调整后的同时来测量)。

通过这两步的调整,相对尺缩消失了,变成了与牛顿力学完全一致的结论。当然,我们也可以反着操作,使得与牛顿力学一致的结论转换成与相对论一致的结论。

黄先生,你认为上述变化有没有问题?
 [20楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/07 23:43 

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 [21楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/08 00:53 

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 [22楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/08 05:48 

还有,jiuguang先生说的同时和长度的关系也令人费解。我们知道,米原器是衡量长度的标准。用米原器校对各国所用米原器复制品的时候,用不着什么同时不同时,只比较长短就可以了。

 

两个米原器复制品,就是我说的两根米尺互相运动,互相测量,不存在同时问题。

 

如果想否定物理尺缩,还要谈尺缩,那就不能使用物体的物理长度讨论问题。你可以使用数学长度、数学速度、数学时间去讨论问题,那就是纯数学变换游戏,和物理根本不沾边。

 [23楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/08 07:10 

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 [24楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/08 07:10 

如果物体尺寸没有发生物理伸缩,那么甲、乙互相测量到对方1米长度得到0.6米就是错误测量,要么就是测量仪器有毛病,要么就是方法不对。我无法想象两根相同长度的米尺在不发生物理伸缩的情况下,在不同速度运动中相会和,会发生尺头对齐那时刻,尺尾互相在对方的0.6米处。不要说测量,就是刻意画出这种情形也画不出来。老宋先生,能静态地画出来这情形吗?

 

运动的米尺上面各刻度点,速度都是均匀的,尺头和尺尾都具有相同速度。当一个高速米尺错过静止米尺时,高速尺头抵达静止尺头时,高速尺尾也会同时抵达静止尺尾。高速尺上任意刻度都和静止尺相同刻度在同一时刻重合。两尺总是一样长,这是没有物理缩短时的情形。

 

如果说高速米尺的尺尾和静止米尺的0.6米位置重合,那就是高速米尺产生了物理缩短。那就不能同时有静止米尺的尺尾也和高速米尺的0.6米位置重合,静止米尺不能也物理缩短。

 

也就是说互相测量到对方尺缩的情况根本不可能出现。而如果出现了单方向测量结果是尺缩,则另一方向测量的结果必然是尺胀。这是相对而言的嘛!那此时一定存在物理长度变化。

 

相对论拥护者既不想承认有物理尺寸伸缩,又要搞物理测量。两头都想占,两头都占不上。

[楼主]  [25楼]  作者:hudemi  发表时间: 2015/12/08 08:01 

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[楼主]  [26楼]  作者:hudemi  发表时间: 2015/12/08 08:03 

对【19楼】说:

 你别忘了,甲、乙系还应该计量规则对等,这做到了吗?

物理学不是计量游戏,不是为了计量而计量,更不会为了相同而曲意改变计量。

[楼主]  [27楼]  作者:hudemi  发表时间: 2015/12/08 08:19 

请大家就18楼的总结发表意见!有没有反对意见?
 [28楼]  作者:王普霖  发表时间: 2015/12/08 10:33 

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 [29楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2015/12/08 12:25 

[28楼] 作者:王普霖
王先生得首先搞明白什么是 同时 ?没搞明白这个问题之前,其他讨论都是没有意义的。
[楼主]  [30楼]  作者:hudemi  发表时间: 2015/12/08 12:25 

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