狹義相對論S 對S系X方向速度為V,相對S 長L的棒,用洛倫茲逆變換求對S系的長為什麼與長度收縮矛盾?

時間 2021-05-31 09:52:51

1樓:Trivial

這時,如果在地面測量,無非就是兩個相對於地面靜止的兩個觀者(就是平行於t軸的直線),讀出各自的座標,然後就知道了棒的長度。在K系,得到的是x軸的線段,在K'系得到的是沿x'軸的線段,它們雖然看上去是x'線段是斜邊,但是由於這裡是時空圖,需要記住比較線長要利用校準曲線,即, 也就是說同乙個雙曲線上的點到原點距離相等,而不是圓。所以會發現,測量靜止的尺子會長一些,也就是運動物體發生尺縮效應。

so far so good.

那麼我們來看,如果在K'系靜止的觀者測量會出現什麼結果,這時,K'系看做是靜止的,而地面K系看做是相對以反向的速度運動的。相對於K'靜止的觀者,就是平行於t'軸的直線,截出來我們會發現,和x軸的交點和原來的不同了。

我們不妨算一下兩次的棒的長度,

K系下測量,x=L

t'=0時,

代入,得到

也就是說棒的長度變短了,小於L。

那考慮到S'參考係,當x'等於時,這條線在圖上表現時乙個斜線,和橫軸的交點可以利用洛倫茲變換很容易的算出,x此時等於, 也就是說如果在S'系測量靜止的棒,此時實際上測得的長度是. 同樣是縮短了。因為在S'為靜止的參考係中,S系反而是動的了。

PS:以上之所以看上去有矛盾而實際上沒矛盾還是來自於同時具有相對性,如果在K'系下認為的同時測量和K系下認為的同時測量根本就不是乙個時間。

建議題主如果不熟悉的話還是在圖上畫一畫,就清晰很多了。

這個東西還引出了乙個佯謬,叫做車庫佯謬,這個佯謬比雙生子佯謬要難解釋的多。

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