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相对论时间和长度变化原来是这样的

(2017-10-09 23:48:39)
标签:

科技

相对论

时间

长度

分类: 科技文章
相对论时间和长度变化原来是这样的

运动物体的质量与运动物体静止质量及运动物体的速率大小有关,这是狭义相对论的内容,在这个内容基础上我们通俗理解狭义相对论的时间与长度。根据狭义相对论,高速运动的物体质量会相对静止质量增加许多,越接近光速,质量增加的就越多,无限接近光速时,物体质量无限大。

高速运动物体内部时间变慢的经典物理解释,运动物体速度增加到某个速度时,如果此时物体质量是静止时的2倍,根据运动物体内部物质的动量守恒定律或角动量守恒定律(公式M1V1=M2V2,变形得M1/ M2= V2/ V1,动量守恒定律显示物质质量与速度互为反比关系),可以判断运动物体内部所有物质的运动速度会下降到原来的50%,这会导致时间变慢一半,这个高速运动物体内部的一秒种会是静止状态下一秒种的2倍。以此类推,如果运动物体质量是静止时候质量的n倍,根据运动物体内部物质的动量守恒定律或角动量守恒定律,可以判断运动物体内部所有物质的运动速度会下降到原来的1/n,高速运动物体内部的一秒种会是静止状态下一秒种的n倍。

高速运动物体内部物质电子的角动量为E=RMV,角动量守恒,E取决于电子实际的角动量,R为半径,M为电子质量。向心力为F=MV2/R,电子与原子核的电磁力为F=Q1Q2/R2,向心力大小等于电子与原子核的电磁力。根据以上公式可以得到MR=E2/ Q1Q2,电量不随着运动速度改变,Q1Q2是恒值,动量E也是恒值,E2/ Q1Q2是恒值。由MR是恒值,可知道质量M与半径R成反比关系。质量越大,半径越小,这似乎可以解释长度缩短效应。

高速运动物体内部长度缩短的经典物理解释,运动物体速度增加到某个速度时,如果此时物体质量是静止时的2倍,根据运动物体内部原子的角动量守恒定律,以及电子与原子核的作用原理,可以判断运动物体内部的原子的半径会减少到原来的50%,这会导致运动物体物质萎缩,这个高速运动物体内部物质的长度或高度或宽度会下降到原来的50%。以此类推,运动物体速度增加到某个速度时,如果此时物体质量是静止时的n倍,根据运动物体内部原子的角动量守恒定律,以及电子与原子核的作用原理,可以判断运动物体内部的原子的半径会减少到原来的1/n,这会导致运动物体物质萎缩,这个高速运动物体内部物质的长、宽、高会下降到原来的1/n,这个高速运动物体的体积会减少到原来的1/n3。

物体运动速度增加,物体质量也会跟着增加,这种质量的增加是内部物质的均衡增加,比如内部的电子质量会增加,原子核质量会增加,原子质量会增加。这些电子或原子存在一定的动量,也存在一定的动能。这些电子或原子的质量随着这个物体运动速度的增加而增加,其动量应该守恒,原子或电子动量的守恒意味着原子或电子运动速度的变慢,也意味着原子或电子动能在减小。

电子或原子动能究竟是怎样减小的,通过什么模式减小动能,比如是通过辐射什么减小动能?不带电的物质应该是通过爱因斯坦说的引力波而放出动能,而具有电量和质量的电子既通过辐射电磁波减少动能,也通过引力波放出动能。

狭义相对论时间公式:t=to√(1-v2/c2)变形得t/to=√(1-v2/c2)
狭义相对论长度公式:L=Lo√(1-v2/c2) 变形得L/Lo=√(1-v2/c2)
狭义相对论质量公式:M=Mo/√(1-v2/c2) 变形得Mo/M =√(1-v2/c2)
因此, t/to=L/Lo= Mo/M   从这个公式可以看到运动物体时间的变化幅度与长度的变化幅度及质量的变化幅度是一致。这与前面通过动量守恒和角动量守恒原理得到的结果是一样的,可见,狭义相对论的时间变慢和长度变短是可以通过经典物理学加以分析的,这也显示了狭义相对论的时间变慢和长度变短的真正内涵,是动量守恒和角动量守恒原理在决定着这一切。

我们可以进行全面想象,假设我们的地球被某个超级大黑洞吸引过去,地球会被加速,速度越来越快。地球质量会随着速度增加而增加,地球上所有物体的运动速度会因为质量均衡增加而变慢(这当然包括化学反应速度,也包括我们生命的运行速度),所有物体的体积(包括地球的体积)会因为质量均衡增加而减少。如果不考虑引潮力或光线的变化,事实上,所有生物都感受不到这种变化,速度变慢和体积缩小的变化也不会影响所有生物之间的关系,也就是说,不会干扰地球的正常演化。地球在被加速的过程中,为了保持动量守恒和角动量守恒,必然通过释放引力波而放出动能。

到了这一步,真是让人激动不已啊!地球被加速会被迫释放引力波,地球被减速,顺理成章的应该会吸收引力波。地球的减速,可以认为是受到引力作用而减速,也就是地球吸收了一部分引力波,转变成了自身物质的动能,从而继续保持动量守恒和角动量守恒。

低速运动物体的速度变化,由于带来的质量变化幅度很小,释放或吸收的引力波是很小的,引力波是难以探测到的。黑洞附近被吸入黑洞的物质的运动速度处于较大状态,并且速度增加幅度较大,其释放的引力波应该较多,这里也许能探测到引力波。

我们现在似乎已经比较清晰的知道引力波是怎样产生的了,这与电子产生电磁波的道理类似,差异是,电子不论加速还是减速都会产生电磁波,而引力波只会在物质被加速时产生。明确这个概念,也许让我们对引力波的运用产生可能,在未来的通讯领域也许会有价值。

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