52經(jīng)典時空觀與相對論時空觀-展示頁
2024-12-21 00:59本頁面
【正文】 的空間位置可以不同，但發(fā)生的時間是一樣的．舉一個例，每當(dāng)廣播 電臺在播送對鐘信號的時候，在不同地點的 許多人都要對一下自己的鐘或表．我們可以說，不同地點的人對鐘動作是同時的．仔細(xì)分析，這個說法并不嚴(yán)格．因為電臺發(fā)射的信號要經(jīng)過一定的時間才能傳到收音機那里．距離越大，傳播時間越長，不同地點收到信號的時間，實際上并不完全一樣．當(dāng)然，由于電波速度很快，這種對鐘方法產(chǎn)生的差別相當(dāng)小，在日常生活中這種不嚴(yán)格性不會帶來任何麻煩． 注意同時的相對性是針對發(fā)生在不同地點的事件而言的．因為兩個事件發(fā)生在不同地點、光信號的傳遞是兩段不同的路程，這兩個不同的過程才會相互比較．因為是兩 個基本點不同的地點，才會有是否同時接受到光信號的問題．如果兩個事件發(fā)生在同一個地點 (更準(zhǔn)確地說是同一個點 )，那這兩個事件光信號的傳遞就是相同的過程．在這種情況下，就不可能出現(xiàn)先后接收到光信號的問題，同時就是絕對的，與參考系的選擇無關(guān)．比如，在教材圖 5— 2— 5— 2— 4 的例子中，如果我們把車廂里的前后兩個門安裝在一起，兩個門面相貼，就像一個門的正反兩面．那這兩個門無論放在車廂內(nèi)的什么位置，總是同時接到光信號，總是同時打開．無論車廂里的觀察者，還是站臺上的觀察者，他們看到的都是兩個門同時打開． 視學(xué)生 程度來把握對“同時的相對性”探討的深度，可參見課程資源 —— 《關(guān)于“同時”的概念》及《同時的相對性》． “運動的時鐘變慢、運動的尺子縮短、物體質(zhì)量隨速度的增加而增大”這三種相對論效應(yīng)利用教材插圖進(jìn)行解釋． (1)運動的時鐘變慢，其實質(zhì)是指在相對論中每位觀察者都有自身的時間測度，即如果一時鐘在天空高速飛馳，對靜止不動的觀察者來說似乎鐘的時間走得慢了．時鐘飛馳得越快，鐘的時間走得越慢；在與光速相等的時候，鐘將似乎完全停止，時間就會停頓了．這種效應(yīng)得到了實驗的驗證． f1971 年，美國人把原子鐘放到噴 氣式飛機上，當(dāng)飛機繞地球飛行一周回到地面后，飛機上的原子鐘與地面上的原子鐘的讀數(shù)出現(xiàn)了微小的差別，這個微小的差別主要是由相對論中的時鐘變慢引起的． 1噴氣式飛機的速度畢竟不是很快，跟光速相比則差距更大．試想，若飛機的速度接近光速，那么時鐘讀數(shù)的差別將絕不會是微小的．高能量基本粒子的運動速度很高，非常接近光速．把測量到的靜止介子的衰變壽命，同實驗測量到的高速運動介子的衰變壽命比較，就會發(fā)現(xiàn)運動介子的壽命確實比靜止 介子的壽命長了很多． (2)運動的尺子縮短．在對教材圖 5— 2— 6 解釋時，應(yīng)注意指出左圖中 A 尺相對于 B尺靜止，右圖中 A尺相對于 B尺運動，在 B尺看來 A尺長度縮短，尺縮和鐘慢一樣，是對稱的．即如果 A、 B之間有相對運動，那么， A看 B的尺縮短了， B 看 A 的尺縮短了．這個結(jié)論表示空間的大小并不是絕對的，而是相對的． 即物體運動起來以后，運動的物體沿運動方向收縮，長度變短．例如，一列以速度 v勻速前進(jìn)的火車，從站臺一端到達(dá)另一端時，按車站鐘表計需要時間 t1，站臺長為 v t1；但是，按火車上乘客的手表計只需要時間 t2，站臺長為 v t2．由于運動的時鐘變慢，即 t2小于 t1，故 v t2小于 v t1．所以，乘客完全 有理由得出這樣的結(jié)論：站臺縮短
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