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相对论多普勒悖论

(2016-10-30 20:16:53)
标签:

科学争鸣

相对论

在此前发布的博文《对相对论的几项质疑》中,论述了对相对论的四处质疑,因该文章篇幅较长,为了方便大家阅读,接下来把该文的四个问题分四篇博文分别发布,并配以相应的视频讲解,希望能把问题说清楚。欢迎大家关注阅读、批评指正

 

相对论多普勒效应与追光思想实验的冲突
李小俊研究小组
Email:
lixiaojun@nwu.edu.cn

 

        多普勒效应是一种常见的物理效应,反映了观察者与波源之间有相对运动的情况下,观察者接收到的波的频率的变化,是一种参考系效应或者观察效应。
    根据狭义相对论相关理论,如果观察者与光源以一个恒定速度v彼此远离(v
的方向在观察者和光源的连线上),则观察者测量到的光波频率为
                            对相对论的几项质疑                                  (1)
其中f0为光波的原始频率。此即相对论多普勒效应
   现假设光源不动,观察者以速度v沿光线传播方向向前运动。根据公式(1),观察者测量到的光频率将减小,fd < f0,并且v越大,则fd越小。
   当观察者的运动速度达到光速即v=c时,fd=0,这时候,在观察者看来,光的频率为0
,意味着光波已经停止振荡,也就是说,这时候光波呈现在观察者眼中的是“静止的波纹”。
   然而了解相对论的人应该都知道著名的追光思想实验。爱因斯坦曾做过这样的思考:“如果我以速度c(真空中的光速)追随一条光线运动,那么我们就应当看到,这样一条光线就好象一个在空间里振荡着而停滞不前的电磁场。可是,无论是根据经验,还是按照麦克斯韦方程,看来都不会有这样的事情。”“从这样一个观察者的观点来判断,一切都应当象一个相对于地球是静止的观察者所看到的那样按照同样的一些定律进行。因为,第一个观察者怎么会知道或者能够判明他是处在均匀的快速运动状态中呢?”爱因斯坦在这里认为,对于光来说,所有的观察者都是平权的,以光速c
追赶光的观察者并不能看到光波被“冻结”,麦克斯韦方程也不允许。
   追光实验是狭义相对论的思想基础之一,甚至可以说,没有追光思想实验,就没有狭义相对论。
   根据相对论多普勒效应,当观察者以光速c追赶光时,光的频率fd变为0、光波看起来被“冻结”。然而追光思想实验认为这种情况下光波不会被冻结。这两者是完全矛盾的。那么到底追光实验和相对论多普勒效应哪一个才是对的?它们之间的矛盾意味着什么?

 

讲解视频:关于相对论的四个悖论之三——多普勒悖论

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