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人人网---狭义相对论

狭义相对论(建议大家看看,好歹我研究了几个小时)来源: 黄经纬的日志

〇、为了让自己和大家不会在被该死的狭义相对论迷惑,我要亲自来定义几个概念。这些概念,我很愤怒的说,教科书上很多都没有定义,结果题目乱出一通,虽然他们都是一致的,但是由于没有明确的定义,让我们这些苦逼的刷题者很容易出错,尤其是刚入门的刷题者。祝大家大物考的愉快~

一、几个重要名词:

1. 惯性参考系

2. 地点

3. 时间

4. 事件(非常非常重要)

5. 时钟(非常重要)

这里需要说明,由于汉语的博大精深,这些概念极有可能被语言描述给隐藏,一定要把他们形式化,才不容易给跪掉。

二、名词的讨论:

1. 惯性参考系,简称参考系,(因为非惯性的哥不会),和经典的定义是一样的。

2. 地点,相对于一个参考系不动的点

3. 时间,在参考系某个地点的一个函数,每个值对应一个时间点。如果一定要问这他妈是什么函数,我只能无奈的说,你可以使用热力学的熵值函数的一个单射来刻画(这在时间简史里有详细描述)

4. 事件,最基本的叫做相遇。在经典的物理中,我们自然而然的用时间+地点来单射到某个事件,但是有了相对论,这就比较难说了!可以理解为:耶稣诞生是一个事件,发射炮弹是一个事件……

所以我认为,事件就是能够向周围产生特定信息的标志性描述。这是非常重要的,如果你还拿时间+地点来描述这个事件,你靠什么依据变换到其他参考系呢?!你的洛仑兹变换一点用都没了!因为它毫无意义。

相遇是什么?

描述为,两个参考系的各自的某个地点重合了。(这是经典物理中的概念)

或者,光射到了某某参考系的某点。(这个才是本质)

洛仑兹变换的推导过程就使用了这个定义,这可不是我胡说。

事件的作用,就是给我们所有的参考系定一个标准的时间点(如果你要问我什么是时间点,我只能说,任意参考系下,全宇宙的熵值加起来=const double x的时候)

5. 时钟,不要说他是一个时间点。因为有这样的题目,你永远都会被迷糊掉:在S系中,看到S'系的B时钟他妈时间是多少!

时钟,形象的描述,就是一个用基于闪存的输出设备,可编程一次!它输出的信息,就是它所在参考系的时间,记住,是它所在参考系的时间。可编程一次,是说它只能和外部(其他参考系对一次时)。所以,一个参考系观察自己参考系的时钟永远是同步的,这算定义。

三、几个重要的动词:

    1. 对时

2. 观察(非常重要)

3. 测量(非常重要)

4. 做事(非常非常重要)

四、动词的讨论:

    1. 对时:

对时就是对两个参考系的所有时钟进行编程。编程就是设置两个参考系的时钟为一个初始值。

需要注意两点,

唯一可以对时的情况就是产生了一个事件,比如相遇。

对时只能将两个参考系的各自的所有时钟为一个在该参考系下统一的值。

2. 观察:

站在自己的参考系上,获取任意参考系任一点在那个参考系上的时钟值。

这个其实说白了很复杂,它有两部分组成:

    i.观察自己参考系上任意点的时间值,就是用眼睛看你所在位置跟你一起跑的时钟的值。

    ii.观察别的参考系上任一点的时间值,这就非常复杂。你不能提出这么一个无理的要求:我要看某某系某地点的时间!这是不允许的。

你可以说:在某某事件发生的时候,老子要看某某系某地点的时间!

但是你不能说,现在老子的表上显示的是某某时间,现在我要看某某系某某地点的时间。

为什么呢?因为你的表上的时间不能反映一个客观的事件,你可以通过与某某系在某一事件上对时,这样,你的时间才是一个客观的事件。下面,你就可以通过你的时间来获取别的参考系某地点的时间了。

要注意的是,自己的参考系时间是同步的,而别的参考系就不一定了。

3. 测量:

这里,我们要摒弃一个概念,那就是尺子!因为它是万恶之源。

测量,就是在某一个参考系下,用经典的尺子量出恰巧同时发生的两个事件。(不要再问我同时是什么了,我又要说熵值的问题了)

当然,这个世界很难那么凑巧,正好在一个参考系中有两个同时的事件发生,所以邪恶的物理考官们想到了猥琐的招数:尺子,因为尺子是连续的事件的模型。

尺子的末端是一个事件,表示的是尺子末端在你测量的时刻到达了该地点。

4. 做事:

就是产生一个可描述的事件:对时,飞船相遇,在某个参考系下某两个飞船在同一个坐标轴上,在某个参考系下光被放出了或者吸收了……

五、我们的工具:

1. 洛仑兹变换:

我们以两个参考系相遇为标准事件对时。那么一个参考系下发生的任何事情对另一个参考系来说同样是一个事件(这在观察中已经描述过了)。洛仑兹变换的含义就是:求出在另一个参考系下发生该事件的时间和地点。

2. 尺缩效应:

在某个参考系下的两个固定地点持续的产生事件,那么在运动参考系中观测的事件距离会变短。

比如我在固有参考系下,A事件源和B事件源产生了A(T0), B(T0),那么我在A中可以使用测量函数,因为他们是同时的,得到了距离D0

但是在其他参考系下,事件A(T0)B(T0)在该参考系下不是同时发生的,所以不能测量。只是由于尺子之类的东西能够持续的产生事件源,导致在其他参考系中能够测量到在固有参考系中不是同时发生的事件,所以会出现这种看似荒谬的事情。

3. 钟慢效应:

这个其实是最他妈头疼的一个东西了。我们这么看:

在两个对了时的参考系下,S系发生了两个事件A, B。那么在S'系中A,B发生的时间差比S系中的时间差要小。

如果你满意的点了点头,你就被我蒙了,因为这是最典型的错误!!!我相信学习相对论的人没人没有犯过这个错误!

就像尺缩效应也常犯的错误:在S系发生了两个事件A,B,那么在S'系中A,B发生的的距离是要缩短的。(如果你没看出这个错误,请重看尺缩效应)

正确的定义,你可以参照尺缩效应的定义来定义一遍。

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