Length contration 是真的还是 optical illusion?

新人王伏羲

在夹义相对论中的length contraction 是真实的还是optical illusion?
每个reference frame 都说其他的长度变短，那么如果是真实的，那么是哪个frame的长度变短，moving frame or stationary frame ？

微中子

很好的问题，不过很难解释清楚。
这个length contraction是真实的，不是optical illusion。

比如我们有两个参考系，参考系 1 相对于参考系2 的速度是v。在每个参考系里都有一把尺。在各自的参考系里，尺的长度为L（这是proper length）。不过，当参考系 1里的观察者测量参考系 2尺的长度时，得到的长度小于L。同样的，参考系 2 里的观察着测量参考系 1尺的长度时，得到的也是小于L。

究竟哪一个观察者的结论是正确的呢？其实两个都正确，因为两个参考系都是相等的。主要的原因是因为在相对论里，一个参考系里simultaneous的event（同时发生的事件），在另一个参考系里未必是同时的。长度的测量可以看成是同时测量尺的两端的位置，再把他们相减。换句话说，两个不同参考系的同时性是不一样的，所以长度的测量会有这些差距。

又或者，我们可以从time dilation来看你的问题。我们在假设参考系1 和参考系2里各自有一个时钟。那么参考系 1里的观察者观察参考系 2 的时钟时，会发现参考系1时钟走得比较慢。那么，对于参考系1 的观察者来说，参考系2的观察者会老化得比较慢。同样的，观察者2 的结论是参考系1 观察者老化得比较慢。他们各自也是对的，而这也是出名的twin paradox。

不过，如果我们把参考系1 和 参考系 2的对称性破坏掉，比如我们让参考系1减速，掉转方向再加速到和参考系 2的相对速度。在这个情况里相对于两个观察者，观察者1会老化得比较快！这是因为观察者1经历了减速和加速而观察者2并没有，两者之间的对称性破坏了。

回到长度的测量，道理也是一样的。对于观察者1，参考系2里的尺是比较短；对于观察者2，参考系1的尺比较短。

还有，我所说的“测量”和“观察”并不是简单的用眼睛看和测量。原因是光线需要时间传播，而且同时到达观察者眼睛光线未必是同时放射出来的。所以如果我们能够用肉眼看到相对论的现象，我们会看到真是的length contraction加上因为光速不是infinity而有的optical illusion。

对不起，我的表达能力不太好，希望你能够明白。

kensai

原帖由 新人王伏羲 于 18-2-2008 10:54 PM 发表
在夹义相对论中的length contraction 是真实的还是optical illusion?
每个reference frame 都说其他的长度变短，那么如果是真实的，那么是哪个frame的长度变短，moving frame or stationary frame ？

在stationary frame 的人看到 moving frame 的比较短，
在moving frame 的人看到 stationary frame 的比较短，

每个人看到另外一个人的都比较短，一定是这样子的，

原帖由 新人王伏羲 于 18-2-2008 10:54 PM 发表
每个reference frame 都说其他的长度变短，那么如果是真实的，那么是哪个frame的长度变短，moving frame or stationary frame ？

、

不可能分辨的出那一个变长那一个变短，就是因为分不出才叫相对论，没有绝对长短
如果分得出就叫’绝对论‘，

慢慢领悟这一点吧

[ 本帖最后由 kensai 于 21-2-2008 03:37 AM 编辑 ]

chan1314

现在的科技已经证明time dilation 是对的， 因为有 atomic clock , 所以虽然飞机飞的比光速慢很多， 但是时间的微差已经证明了。

我们用另一个角度来看。你在陆地量从大马去北极是 OA 然后 AP , 然后另一个人从天空量是 OB BP . 那么距离是 OA+AP 对还是 OB+BP 对？ 其实两个都对， 我们就用 OP, 不管在那里都是一样， 你还是我， OP 就是 speed of light.

新人王伏羲

原帖由 kensai 于 21-2-2008 03:34 AM 发表


在stationary frame 的人看到 moving frame 的比较短，
在moving frame 的人看到 stationary frame 的比较短，

每个人看到另外一个人的都比较短，一定是这样子的，

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不可能分辨的出那一个变长那一个 ...

我想我应该明白了。就是因为没有绝对参考系，所以就没有绝对的长短。但有没有试验证明是真实的，不是optical illusion .
还有一个问题，比如说一辆车正以0。99c向一个山谷前进，那车到底会不会掉进那山谷里呢？
在山谷下的人看到车很短，所以说会掉下去。
在车里面的人看到山谷很短，所以应该不会掉下去。
所以事实上到底会不会掉下去？

kensai

原帖由 新人王伏羲 于 16-3-2008 10:41 AM 发表

我想我应该明白了。就是因为没有绝对参考系，所以就没有绝对的长短。但有没有试验证明是真实的，不是optical illusion .
还有一个问题，比如说一辆车正以0。99c向一个山谷前进，那车到底会不会掉进那山谷里呢？
...

试验的话，
我知道的有 muon decay
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/relativ/muon.html

不过这个他是用 indirect 的 方法来prove,
Assume  half-life 是 constant, ( 差几percent uncertainty)，

在earth frame,
muon 到达地球时，muon的 数量比预测来得高，他decay 的次数比较少，这证明muon 里面的时间比较慢，

在muon's frame 来讲，如果距离不变短，早就在未抵达地球前就decay 到7788了
这也indirectly 证明了 太阳到地球的‘距离缩短’了，

kensai

另外一个问题等我两个星期回来从外地回来后再更你讲，
现在不够时间回答，哈哈

新人王伏羲

原帖由 kensai 于 20-3-2008 08:34 AM 发表
另外一个问题等我两个星期回来从外地回来后再更你讲，
现在不够时间回答，哈哈

但muon的实验我们不是可以说是时间变慢吗？
好。期待你的答案。

kensai

原帖由 新人王伏羲 于 21-3-2008 02:53 PM 发表

但muon的实验我们不是可以说是时间变慢吗？
好。期待你的答案。

首先，地球的时间比较长，muon;s frame 的时间比较短
所以，number of decay 变少

以另外一个角度来讲，
在muon;s frame 来讲，’地球和太阳的距离一定要变短‘
才可以解释为什么number of decay 会变少

我知道我这样说很没有说服力，
你给我你的email,我把资料send 给你，你自己看，
看不明再问我
里面有可以解释你问的问题

新人王伏羲

原帖由 kensai 于 11-4-2008 08:47 AM 发表


首先，地球的时间比较长，muon;s frame 的时间比较短
所以，number of decay 变少

以另外一个角度来讲，
在muon;s frame 来讲，’地球和太阳的距离一定要变短‘
才可以解释为什么number of decay 会变少
...

我已经把我的email短信息给你了。还有那个山谷的问题，如何解释？