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我认为,我们只能要求物理理论去符合物理现实,而不应该削足适履。
[楼主] 作者:刘久明  发表时间:2007/10/13 21:34
点击:297次

ptg:我最后提出的问题是:
“在赤道上封闭的环形隧道中有两列相互以相反方向运行的火车,哪列火车也不知道自己相对地面的速度是多少,只知道两列火车相遇后再分开时的相对速度为v。当两列火车相遇时互相对钟,再次相遇时只看对方的表不看自己的表,并由此而推断自己表的读数。那么他们各自推断自己表的读数与看到对方表的读数是什么变换关系?”
你回答说:“由于火车和地面具有相对运动,按照运动尺缩原理,火车长度和地球周长只能在某一个系中相等;而在另一个系中应该是一长一短。对一个给出的确定条件(在哪个系等长),判断时慢的绝对性方向,就出在另一个系的这“一长一短”上!另外,“一长一短”是狭义相对论的必然结果,在此问题中不要试图在“一长一短”上找矛盾。因为所有因“一长一短”而出现重合上的矛盾,都是由非惯性系的“圆”运动造成的。我们把非惯性系强行看做是惯性系,我们不能忽略了某些非本质差异,而保留某些本质差异,否则矛盾是必然的,但这些矛盾与狭义相对论无关。”
你没有针对我的提问进行回答,所以我说你在试图回避问题。这主要是因为我预计你可能说“这个问题不符合相对论”,可你没这样说,而是我替你说出来了。我已经知道了你的思路,我的目的已经达到,所以我不需要你再进行回答了。
果然你后面的辩解终于说出了这样的意思。“你的问题本来不是狭义相对论解释的问题,但你要求在解释问题时把非惯性系看做是惯性系。而你在追究问题时,却不忽略非惯性系与惯性系的本质不同(如二次相遇)。”
作为朋友,也许我应该提醒你一下,为什么会出现这种结论?到底是让现实世界符合物理理论,还是应该让物理理论符合现实世界?
并且我认为你对我的问题没有认真对待,我最后的问题其实没有把相遇地点固定下来,你却解释为“开始的A点和结束的A点……在空间坐标的意义上都不是同一个点”。题意都分析错了,可见你不认真。
其实这道题还是满有趣的。
第一:我用“封闭的环形隧道”,避免了以地球为绝对参照系。
第二:我用“只知道两列火车相遇后再分开时的相对速度为v”,避免相对地球的速度问题。
第三:我用“环形隧道”,避免了双生子问题中可能出现的往返掉头。
第四:我用“表的读数”,避免了双生子问题中对生理年龄的争议。
本来这道题也没有规定该用什么方法去解释,但如果用经典理论去解释,就没有意思了。本来,按照你理解的狭义相对论,应该是“运动时慢”,并未说是“惯性运动时慢”,按说运动时慢是必然发生的,但这种情况下双方还是不能使用相同的变换,这就使得相对性原理失效。即使有人用广相去解释,同样也会出现“矛盾是必然的”的结论。这意思是说,只有知道火车相对地球的运动速度,才可以绝对地算出两观测者的表之间从某观测看来而推导出变换关系。反过来,如果知道了两表之间的差别就应该能计算出火车相对地球的运动速度,也使得相对性原理失效,这就是新的必然“矛盾”。
总之我认为,我们只能要求物理理论去符合物理现实,而不应该削足适履。
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 [2楼]  作者:星空ptg  发表时间: 2007/10/15 10:32 

回复:我还要回答:
无论你怎么设计这个环行隧道,隧道的长度都是在地球系为静止长度。该长度在两个火车中的运动长度,都需要能求出地球在两个火车系中的相对速度的已知条件,这是不可避免的问题。当然,我们可以使在地球系静止的隧道,在两个火车系中的长度相等,即两个火车在地球系的运动速度为v和-v,那么两个火车系的相对速度就为:u = 2v/(1+vv/cc)。

设在上述条件下,隧道在两个火车系的长度都是L,那么二次相遇时,两个火车钟的读数都是L/u 。

如果只在狭义相对论范围内考察,那就必然出现一个问题:同一个系(甚至是同一个观测者)对对方钟出现即准又不准的判断。具体说就是:第一次对钟时,对方的钟既是同地钟,也是(相距L的)异地钟。很显然,出现这种“笑话”的原因是该问题中,出现了不符合狭义相对论使用条件的“二次相遇”,所以问题本身并不能说明狭义相对论不自洽。

就出现的两钟的读数相等的“事实”,则完全符合广义相对论的结论。因为两个火车的广义相对论效应完全相同。 我没有明白你问的“到底是让现实世界符合物理理论,还是应该让物理理论符合现实世界?”这句话是什么意思? “二次相遇”问题不是狭义相对论解释的问题,所以不存在“(狭义相对论这个)物理理论,符合(你的那个)现实世界”的问题。因为无论半径有多大,在理论上圆周永远也不能成为真正的直线。即使是近似,我们也不能无条件地把直线的“理论”用在圆周问题上。

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