兩艘飛船同時加速時,繫在飛船之間的繩子是否會斷裂?

時間 2021-06-07 14:10:51

1樓:sywyang

事實上,這個問題還可以進一步換成,高速,大加速度帶來的時空變化會不會是撕裂剛體(飛船),再進一步的表述成我們能作星際旅行嗎?。我的回答是速度較低以及加速度不大的情況下不會,一旦達到某個值,繩子會斷掉,再進一步的話,飛船會解體,。

2樓:大鈾子

會的。題目已知條件就是同時速度從零開始以相同的加速度進行加速,也就是說,在t=0時具有非0的加速度。由極限的保號性,可以得出存在t1>0,使v1>0。再進行一次保號性可得,存在t2>t1,使s1>0。

也就是說,兩艘飛船進行了反向位移,如果繩子不可拉伸,繩子自然會斷。

3樓:林博

題主已經在維基百科上找到了答案,但我仍補充下我的理解。

維基的答案是繩斷,理由是:

飛船系看,飛船不是同步加速,飛船距離增大,造成繩斷。

地面系看,飛船同步運動,沒有尺縮,但繩子會尺縮,所以繩斷。

我看這個答案後很費解,為何飛船之間距離沒有尺縮,而繩子要尺縮?

地面系下,飛船可以看成兩個同步運動的質點,運動方程相同(只是起始位置不同),所以距離沒有變化,這可以理解。

但我把這兩個質點看成物體(繩)的兩個端點呢?

這個物體兩個端點同步由靜止加速到接近光速,那地面系能不能看到這個物體的長度變化呢?

兩端點同步運動,運動方程相同,距離沒有變化,那物體長度肯定是不變了!

為什麼這樣分析就沒有尺縮,尺縮效應哪去了?

想不通,那一步一步來,從簡單的剛體模型開始。

剛體是絕對不會發生形變的,端點和內部質點都是同步運動,運動方程都相同(只是起始位置不同),長度肯定是不變的。所以剛體由靜止加速是沒有尺縮效應的。

但實際物體不是剛體,是由電磁力相互作用的原子組成的。將原子看成質點,那物體就是由無數相互作用的質點組成的。從尾部推動物體,物體整體的運動是內部質點逐級傳導的結果。

當這個逐級傳導結束,物體內部質點也就同步運動了(不考慮原子熱運動),只是由於推力的加速運動會造成物體整體的彈性形變收縮,但這個根本不是尺縮效應。加速結束進入慣性運動後,形變就會消失,物體內各質點仍然是同步運動的。

這樣分析,實際物體加速後也應該沒有尺縮效應才對。

那麼尺縮效應去哪兒了?難道從靜止狀態加速的別的慣性系的物體沒有尺縮?

思索了半天,發現原來是我忽略了乙個問題。

那就是巨集觀物體的尺寸是怎麼來的!

巨集觀物體是微觀粒子通過電磁相互作用組合成的,而電磁相互作用是有距離的。微觀粒子的尺寸及其相互作用的距離,形成了巨集觀物體的尺寸。

如果將微觀粒子視為沒有大小的質點,那麼決定巨集觀物體尺寸的就是電磁相互作用的距離。而這個作用距離,當然也是有尺縮效應的。

所以,由於尺縮效應造成靜電力(電磁相互作用)的作用距離縮短,繩子在內部靜電力作用下實際尺寸縮短,但由於繩子兩端點受外力作用距離保持不變,因而地面系看到繩子被拉斷。

這個佯謬最麻煩的是會搞亂你對尺縮的理解。修改一下題設,增加兩個飛船和兩條繩子來對比下:

假設有4艘飛船吧,飛船A和D後面分別拖著一條繩子,BC中間連著一條繩子。起始時刻都靜止於地面,繩子長度相同。設繩子靜止於地面的長度為L,可以被拉伸,忽略飛船長度。ABC

D飛船ABC同步從靜止加速到速度V後慣性飛行,D一直靜止於地面。

看下此時地面系看到的各繩子的長度:

D後面的繩子長度不變,仍為L

A後面的繩子由於尺縮,長度為L1=L/γ

BC由於同步運動,距離不變,所以地面系看BC繩子長度仍為L

很多人會困惑,如果把飛船BC和繩視為整體,其長度為何不尺縮?

但問題是,你是跟哪個長度比較發現沒有尺縮呢?

跟BC靜止地面時候的長度比?那不就是跟當前的D繩長度L比了嗎?

然而無論BC的長度L還是D繩的長度L,都是同乙個慣性系(地面系)測出的長度,而尺縮效應是不同慣性系看到同乙個物件的尺寸比較!

所以,不是BC距離沒有尺縮,而是你比較錯了物件。

地面系看到的BC長度L,應該和ABC飛船系看到的BC長度L2=γL比較,這才是尺縮效應。

總結一下就是,L2=γL=γ*γL1

BC飛船的距離不是沒有尺縮,而是應該跟BC自身慣性系比。

4樓:董加耕

我曾看到一位「反相」人士反駁乙個參照系內部的運動物體長度收縮的論證,應該說,這個人還是很有頭腦的。他說,設在乙個參照系K內部,在x軸上靜止有兩個質點A和B,兩質點之間的距離為L,現在提供作用力使A、B兩質點以同一加速度,沿x方向同時開始加速,加速時間也相同,則加速過程結束後,兩質點具有同樣的運動速度v,並且,兩質點之間的距離仍為L。但是,如果我們將A、B兩質點看成是同一物體的前後兩個端點,則按乙個參照系內部的運動物體長度收縮規律,該物體的長度,即A、B兩點之間的距離應小於L。

因此,他認為這是相對論中的乙個矛盾。

摘自巜伽利略的脈博》https://

zhuanlan /p/53821422

5樓:尋風

會斷裂,因為勻四加速觀者世界線為閔氏時空 座標系的 座標線[1]由於四加速大小(也就是相對瞬時靜止慣性系的三加速大小[2]) [1]若想距離不變,在前方的飛船加速度要小於在後方的飛船所以當兩者加速度相同時,兩者之間的距離會隨時間而增大,故繩子會斷裂

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