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相对论之旅:相对速度

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相对速度

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假设我和我的兄弟分别拥有两艘相同的双胞胎飞船,静止时每艘长 100 米。如果我们以光速的 80% 的相对速度互相经过,对我来说,我兄弟的飞船看起来只有 60 米长。(g = 1.67,所以 l' = 100/1.67 = 60 米。)

测量(收缩)飞船的速度

如果我用精准的时钟计时他的经过,我会发现他经过需要 0.25 微秒。使用速度 = 距离 / 时间 公式,我计算出他的速度为 60 /(0.25 x 10−6) = 240,000,000 米每秒。

当然,如果我兄弟对我飞船进行同样的测量,他会得出关于我的速度的完全相同结论。

但是,他对我的测量结果和我对他的测量结果有什么想法?让我们集中注意力在后者上。我看着他接近我的飞船,观察他从他经过我的飞船的前部开始计时,在他经过飞船的后部停止计时。他的计时器在 0.25 微秒时停止。到目前为止一切都好。

测量经过的时钟的速度

我观察他进行计算。他开始按下 6 和 0 按钮。“不,错了!”我叫道。“我的飞船不是 60 米长,而是 100 米长!”然后我看着他除以时间 0.25。“不,这也错了,”我叫道。“你的时钟走慢了!你应该除以 0.417,而不是 0.25!”(0.417 当然是 0.25 x 1.67)我拿起计算器为他进行计算 - 结果却得到... 100 /(0.417 x 10−6) = 240,000,000 米每秒!所以,无论是谁进行计算,我们都得到了相同的结果。我们每个人都相信对方使用了错误的数据,但我们都对答案达成一致!

大回环

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好吧,我很高兴!

当我向前看时,我看到过山车正朝一个上下翻转的环形轨道猛冲过去。

但是关于硬币还有一点让我困惑,你说。在一个参照系中,硬币的两端如何能同时开始下落,而跳蚤却看到前端在后端之前开始下落?我不明白。

在左边,你听到火车的声音。这辆火车真的很急,你看着它冲进隧道。你之前看到的火车拥有相同数量的车厢,长度与隧道相同,但现在你并不感到惊讶,因为你看到这辆火车看起来短得多,而且当最后一节车厢消失在视野中时,你并没有看到引擎出现。

突然,你听到两声巨响。两团巨大的尘土从铁路线上隧道的两端升起。有人——也许是恐怖分子——炸毁了隧道!!片刻之后,火车的引擎冲破了隧道出口处的碎石堆,你惊恐地看着一节一节的车厢撞向残骸。

看看!整列火车都被完全摧毁了!

是的:它行驶得太快了,比隧道还短。

是的,但是——这难道不只是一种幻觉吗?火车实际上与隧道长度相同,因此,当最后一节车厢进入隧道的那一刻,引擎就必须从隧道里出来。尺子可能会缩短,时钟可能会变慢——但是,如果两件事同时发生——它们,嗯,是同时发生的,对吧?

不一定。基本上,关于同时性的整个概念必须被抛弃,我们必须接受这样一个残酷的事实,即

奇怪的结果 5
对于一个观察者来说,在不同地方但同时发生的事件,对于另一个观察者来说,可能在不同的时间发生。

但就在那一刻,你的世界开始天翻地覆……

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