初學狹義相對論發現的一些悖論如何解答？

1樓：交叔

第一題根據洛倫茲變換，在觀測者眼中發生的兩個事件：關上前門和關上後門的事件的空間上差距為隧道的長度，而時間差距為零。由洛倫茲變換可得，在乘客的眼中兩個事件的時間差距並不是零，說明前後門關閉並不是同時發生的。

第二道題窄縫的寬度變化本身不會被觀測到，不可能存在與汽車行駛方向一致的窄縫，設想汽車行駛的方向在x軸，窄縫的寬度在y軸，因此無論在哪個參考係裡面汽車都可以穿過窄縫。

2樓：魏之佳

所謂相對論悖論，大多是形上學者提出的。因為這種悖論只存在於理論。現實中是不存在的。

現在有少部分限於科技水平無法證實。但是我們應該知道。事實終究是事實，只能有乙個結果。

所以所謂的悖論一定是形上學的結果。

這些悖論的存在恰恰證明了我們對相對論還是一知半解的。這可能還包括愛因斯坦。

接下來我從民科角度解讀。不一定正確。因為我的解讀一定是不專業的。

1.火車以接近光速穿過乙個和火車一樣長的山洞。在車上人看來長度山洞變短，火車比山洞長。

在山洞外的人看來火車變短，山洞比火車長。那麼山洞外的人此時拉起山洞兩端閘門能否把火車關在裡面？

這個問題的形而上之處在於沒有理解相對論的相對是什麼。所謂的相對是依照確定的參照物進行的。火車和山洞這時候的長短因為參照系的變化發生了變化。

這個變化本身是確定的。不存在悖論。一般會遵循速度優先原則。

就是說誰的運動速度快，誰的參照系優先發生作用。這裡不矛盾。因為所謂的速度一定是通過共同的參照物得出的結論。

也就是仍然統一在乙個巨集觀參照系裡。所以如果在接近光速時火車長於山洞就關不住，反之亦然。

2.和第一題類似，一輛高速行駛的汽車駛向一道和汽車一樣長的窄縫，從車上人和地上人兩個參考係看到窄縫和汽車相對長度不一樣，汽車是否會掉進窄縫中？（應該和第一題解答一樣吧。）

這裡沒有提到寬度。預設窄縫比汽車寬。

這道題跟第一題一樣。混淆了參照系。當汽車行駛到窄縫時，也會遵循速度優先原則。

3.地球上一人觀察距離地面很近的勻速高速飛行的飛行器。飛行器上人看到人的時鐘變慢了。

地球上人看到飛行器上人的時鐘變慢了。當飛行器飛到基站上空時，地球上人和飛行器向基站發射自己當時的時間訊息。請問是誰的時鐘變慢了?

（這裡不涉及加速減速過程，並不是雙生子佯謬。）

嚴格說誰的時鐘都沒慢。如果我們已一秒的定義：銫133原子基態的兩個超精細能階間躍遷對應輻射的9,192,631,770個週期的持續時間衡量。

它們在自己的時間區間經歷的是同樣數量的躍遷週期。但是，我們在進行對比時，按照相對論定義，是按照參照系確定結果的。所以具體要看按照誰做參照了。

但是你問的是快慢，不是參照。所以是乙個偽相對論問題。也就是不論按照誰做參照，結果都是一樣。

如果按照飛行器做參照地球時間變快了，按照地球做參照飛行器時間變慢了。根本不存在同時看對方變慢這種情況。如果有，那是在說視覺延遲。

那是生理現象，不是物理現象。

4.這個是科普書裡面看到的：一艘高速行駛的潛艇，當其加速時，潛艇上的人看到海水相對潛艇的速度變快了。

那麼潛艇的運動質量變小，打破浮力與重力的平衡潛艇會上浮。但是在海水看來，潛艇的速度變大，運動質量增大，那麼重力大於浮力則潛艇會下沉，到底怎麼解釋呢?

相對論永遠是相對統一的。就是說在基本框架下，總是遵循乙個規則的。不可能存在疊加態的。所以依舊是遵循速度優先原則。速度加大質量增加。

3樓：Bz Zhou

第四題很有意思，查了一下這個叫「潛水艇悖論」。有兩篇文章可供參考：

Relativistic buoyancy這篇主要用等效原理和狹義相對論；

4樓：

火車以接近光速穿過乙個和火車一樣長的山洞那麼山洞外的人此時拉起山洞兩端閘門咳咳，涉及到相對論的時候，你要仔細想一想你說的每一句話，可能都是含混不清的

比如這個一樣長，是指什麼？靜止時一樣長還是火車開起來後一樣長？

比如閘門有兩個，在山洞參考係的人看來是同時關門，在火車參考係的人看來可不是

第3個問題，你事先沒有對準過時間，兩個走時不准的表，無所謂誰慢誰快因為收到顯示的時間是：對準過的時刻（這個題設條件不足）+經歷的時長（時長有尺縮鐘慢效應）

5樓：王若楓

第一第二兩題是錯是。

第三題：一樣

第四題：運動質量不等於實際質量。運動質量的概念只能用於車子在路面上這樣的情況，潛艇在水中受到的是水的四面包圍的壓力，而不是像路面一樣只來自下方，汽車對路面的壓力跟質量有關，但潛艇的浮力只跟體積有關，跟質量無關，所以潛艇的運動質量變化不會引起浮力變化。

嚴格講，這個題也出錯了。