关于洛伦兹变化里的一个逻辑悖论

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/15 19:16:54
相对静止参考系S有一速度v的参考系S' 我们有

x'=x-vt/1-(v/c)^2
x=x'+vt'/1-(v/c)^2

当t=t'=0时 我们有x'=x/1-(v/c)^2
x=x'/1-(v/c)^2 矛盾???? 请解释
x'=x-vt/1-(v/c)^2 大家注意到 当t=0是 此为尺度收缩公式 那为什么不依照这个x=x'+vt'/1-(v/c)^2 公式呢?? 这样的话就变成尺度膨胀了 截然相反的结果 悖论?

先更正一下公式:x'=x-vt/1-(v/c)^2应为x'=(x-vt)/[1-(v/c)^2]^0.5……(以下令r=1/[1-(v/c)^2]^0.5,显然,r>1)
再强调一下:相对论中的观测者及其所在的惯性系很重要,当我们描述一个现象时,一定要明确这是哪位观察者说的,这位观察者相对于哪个惯性系静止(暂不考虑广义相对论所涉及的非惯性系)。如果这两者中的一个不明确,那描述就可能是无意义的;如果这两者都不明确,那描述肯定毫无意义。不同观察者的描述可以大相径庭,但彼此却又没有内在的矛盾,还可以通过洛仑兹变换相互“翻译”。就像一个立方体,你从一个侧面正对着看过去是一个正方形,转一个角度就变成了两个矩形,再转一个角度还可能是三个菱形。这三种不同形状的描述哪个对?都对!这里的旋转角度的变换,与上述的洛仑兹变换的作用是类似的。
依我之见,你首要的问题就是没明确观察者!(以下设S系中的观察者叫晶晶,S'系中的观察者叫冬冬);其次,你给出的公式是坐标变换公式,并非尺度收缩公式,两者密切相关但并不等同。另外,请注意:1)同时的相对性;2)测量某物体的长度具体是指“在观察者静止的惯性系里同时测出该物体两端的空间坐标,然后取两坐标的差值”;3)凡是带撇的物理量都是冬冬会测量得到的,凡是不带撇的物理量都是晶晶会测量得到的;4)时空坐标是密切相关的,不能只考虑空间坐标而不顾时间坐标。
下面我将细说的4种情况,请注意区分其中的异同。
1)晶晶测量静止于S系中的米尺:t=t1=t2=0时,米尺两端坐标x1=0、x2=1,使用x1'=(x1-v*t1)r、x2'=(x2-v*t2)r、t1'=(t1-v*x1/cc)r、t2'=(t2-v*x2/cc)r可得:x1'=0、x2'=r>1、t1'=0、t2'=-rv/cc。注意,这四个带撇的时空坐标表明:冬冬认为晶晶是在不同时刻(因为t1'≠t2')测量了米尺两端的空间坐标——冬冬认为晶晶根本就不是在测量米尺的长度,所以,即使有x2'=r>1也不代表冬冬会认为S系中的米尺是膨胀了,这里的关键就是同时的相对性。
2)晶晶测量静