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论惯性与漂移(之4)-破解狭义相对论之谜

(2011-03-02 20:00:09)
标签:

杂谈

 

论惯性与漂移(之4)-破解狭义相对论之谜

 

 

自从狭义相对论问世以后, 近百年来争论不断. 爱因斯坦这位伟大的物理学家的许多论断是正确的, 比如,ΔE=Δm C^2的质能转化关系, 光波在真空中的极限速度不能大于C, 光的量子性等等. 但在惯性参考系的选择, 以及洛仑兹变换的问题上一直存在争议. 本文依据斐索实验来进一步说明洛仑兹变换是怎样被导出的.

  斐索实验证明了光波从一个惯性系射入另一个相对以速度V运动的惯性系中要被部分漂移(带走), 其漂移系数η1-1/n^2 . 如何描述这种部分漂移现象呢? 爱因斯坦采用了几何平均值时间的模糊统计数学方法.

 

即当相对惯性系,光源以速度V运动, 观察者静止时, 有光波的多普勒频移为

 

ƒ↓m= ƒ↓0/(1-V/C)            ƒ↓m= ƒ↓0/ (1+V/C)          (1)

 

对应的时间尺度是(令ƒ↓0对应的时间尺度为Δt)

 

Δt’=Δt(1- V/C)               Δt’=Δt (1+ V/C)          (2)

 

当相对惯性系,光源静止, 观察者以速度V运动时, 有光波的多普勒频移为

 

ƒ↓m= ƒ↓0 (1+V/C)          ƒ↓m= ƒ↓0 (1-V/C)

对应的时间尺度是

 

Δt’=Δt/(1+ V/C)              Δt’=Δt/ (1- V/C)         (3)

 

在斐索实验中相对地球静止的观察者, 光源以速度V运动, 据公式(2), 取正、反多普勒频移时间尺度的几何平均值为

 

Δt’=Δt1- (V/C)^2         Δt=Δt’/1- (V/C)^2        (4)

 

在斐索实验中假定在与流水中以速度V运动的观察者, 而光源静止, 据公式(3 取正、反多普勒频移时间尺度的几何平均值为

 

Δt’=Δt/1- (V/C)^2                 (5)

 

公式(4) 和公式(5) 就是所谓的 “时钟佯谬”问题的本质关系.

在斐索实验中,对于地球上静止的观察者而言,假定光波被流水全部带走的合成速度为  C/n +V , 但因时间尺度Δt变大了, 所以, 光波在流水中的真实合成速度μ< C/n +V. 另外, 对在与流水中以速度V运动的观察者而言, 如果光波全部被流水带走, 光波相对他的速度应该是C/n,但因时间尺度Δt’变大了, 所以, μ < C/n, 这正是我们希望得到的光波从一个惯性系射入另一个相对以速度V运动的惯性系中要被部分漂移(带走) 的结果.

  令Δtt,Δt’t’,XC tX’C t’ 为不变式,从公式(4) 就可以写成洛仑兹变换的表达式:

 

X= X’+ V t’/1-V/ C^2                 6

 

根据公式(5)也可以写成

 

X’= X - V t/1-V/ C^2                  7

同样的,式(6)和式(7)也可以写成:

 

t=t’+ V X’/ C^ 2 /1-V/ C^2            8

 

t’=t- V X/ C^ 2 /1-V/ C^2              9

 

公式(6) 、公式(7) 、公式(8) 、公式(9) 就是被导出的洛仑兹变换方程. 只要令X’=( C/n) t’ X=( C/n) t , 用公式(8)去除公式(6)和用公式(9)去除公式(7)就可以得到在斐索实验中, 光波在流水中被部分漂移合成速度的表达式:

 

μ= (C/ n+V)/(1+V/ C n)                (10)

 

μ(C/ n-V)/(1- V/ C n)             (11)

因为V/ C n1小的多,可用1/1+(V/ C n)1-(V/ C n)1/(1- V/ C n)1+(V/ C n) . 将公式(10)和公式(11)写成

μ=(C/n + V(1- V/ C n)C/n + V- V/ n^2- V^2/ C n

μ’ =C/n- V(1+ V/ C n)C/n - V+ V/ n^2- V^2/ C n 

以上两式中,忽略V^2/ C n二阶小量就有

 

μ C /n+V(1-1/ n^2 )             (12)

 

μ C /n - V(1-1/ n^2 )         (13)

 

本来, 在流水中的观察者就不存在, 那么, 那位高人能处理公式(12) 公式(13) 的结果? 于是, 有人便提出什么地方时、固有时、往返相遇对钟……等等奇怪的概念来解决 “时钟佯谬”问题. 依笔者看, 反正运动都是相对的, 于是, 真实的惯性参考系的坐标可以被画在纸上, 偷换一下坐标系就可以希里糊涂把公式(11) 公式(12) 合并成下面的公式:

 

μ C /n±V(1-1/ n^2 )             (14)

 

即有漂移系数为             η1-1/ n^2

写到这里我也被搞的晕头转向, 难怪那位网友一看到物理学公式就突发美尼尔氏综合症.笔者认为狭义相对论洛仑兹变换仅仅是一种模糊的、条理不清的纯思辩的近似计算的数学方法, 但它却把计算几何平均值的时间尺度增大,归结为时间流逝减慢,毫无原则的推向真实的世界,从而改变了两代人的思维方式, 在一些哲学家和物理学家鼓吹下, 已经把相对论推进了神话和宗教的神殿…….

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