http://mooc.guokr.com/note/15930/
相对论速度叠加的几何形式_小燕子神飞_新浪博客
blog.sina.com.cn/s/blog_694e0ad70100z5yr.html
轉為繁體網頁
轉為繁體網頁
观察相对论动量的表达式，如果我们每次设法是物体增加一个相同的动量Δp，那么物体的速度不断增大，
会趋于无穷大，所以速度v的增加会越来越小，它永远都不会超过光速c。实际上有人把叫做相对论质量（本课程的老师并不喜欢这样的定义，所以下面说的质量都是指本征质量）。观测相对论能量的表达式，它和我们原先定义的关系不容易看出来，低速下近似之后可以看出它比原先定义多了mc^2，如果质量守恒的话，mc^2是不变的，我们主要关系在一个过程里能量的改变量，所以加一个整体偏移没有影响。不过在某些核反应里，质量并不守恒，减少的质量会转化成能量。
在相对论框架下，E^2-p^2*c^2=m^2*c^4是一个与运动无关的不变量，我们可以利用这个来定义不变质量（invariant mass）。
（E, c^2*p）在洛伦兹变换中的表现和（t, x）是一样的。
这些守恒律总是成立的，拉瓦锡（Lavoisier）1777年做燃烧实验的时候如果能测量得更精确一些，他会发现质量不是守恒而是稍微减少了一点，一个燃烧会发光发热，一部分质量变成能量。当然，燃烧过程是原子尺度下的电磁相互作用，释放能量比较小，质量亏损很少。如果是原子核尺度的强相互作用，释放能量巨大，质量亏损将变得可测。在衰变中，也会有质量亏损和能量释放。
其他守恒律——电荷数守恒、电子数守恒，这些和观察者的参考系无关，所以仍然成立。
电磁相互作用、核相互作用都能找到洛伦兹不变量，后来我们还找到了它们的量子版本（quantum relativistic version）——量子场论（quantum field theory），那么引力相互作用呢？牛顿引力中的伽利略变换不变量在洛伦兹变换下不是不变量，爱因斯坦花了10年的时间来解决这一问题
相对论框架下，E^2-p^2*c^2=m^2*c^4是一个与运动无关的不变量
为什么光速不能叠加？
如题 就比如那个在光速船上的光速度为什么不是2c而是c
另外我还是不太懂光的传播方式 这和光速不能叠加有关系吗
请各位大神用比较简洁明了的方式解释 物理小白谢谢各位~
另外我还是不太懂光的传播方式 这和光速不能叠加有关系吗
请各位大神用比较简洁明了的方式解释 物理小白谢谢各位~
按投票排序按时间排序
6 个回答
硼铝镓铟铊、F anonymity、杨晓堃 赞同
不是“光速不能叠加”，而是任何一个参照系变换都不能简单地求矢量相加。
只不过在低速状态下，矢量求和的误差很小，所以可以粗略的认为“能”相加，而在速度趋近于光速的时候，直接相加的误差就太大了。
至于“到了光速”，由于物理量不再收敛，光速粒子不能作为参照系，也就没有“叠加”的问题。
只不过在低速状态下，矢量求和的误差很小，所以可以粗略的认为“能”相加，而在速度趋近于光速的时候，直接相加的误差就太大了。
至于“到了光速”，由于物理量不再收敛，光速粒子不能作为参照系，也就没有“叠加”的问题。
可以这样通俗地理解
快速移动的物体，我们看来时间就会减慢，也就会做“慢动作”
高速运行的飞船本身就在做“慢动作”，它所发出的光也在做“慢动作”，以“比较慢的光速”离开飞船。
而这个“比较慢的光速”叠加上飞船本身的速度，在我们看来正好等于正常的光速
快速移动的物体，我们看来时间就会减慢，也就会做“慢动作”
高速运行的飞船本身就在做“慢动作”，它所发出的光也在做“慢动作”，以“比较慢的光速”离开飞船。
而这个“比较慢的光速”叠加上飞船本身的速度，在我们看来正好等于正常的光速
首先，你應該要清楚自己到底做了什麼假設．相對論的一個結論是＂飛船等有質量的物體是不可能達到光速的＂，而你的前提是＂光速飛船＂，換句話說，你已經預設了＂相對論已經被證僞＂這樣一個大前提，後面的討論還有什麼意義呢，就算推出和相對論矛盾的結論也很正常嘛．
所以我現在把你的問題第一行改爲：
光速和飛船的速度當然可以疊加．但是，既然你是把這當作一個相對論的（而不是經典力學的）問題來考慮，那就要按相對論的速度疊加方程來算：
．
算出來的結果還是是c．
至於1.9c，那是經典力學的計算結果，但是在高速運動時經典力學是不適用的．
所以我現在把你的問題第一行改爲：
＂速度爲的飛船上的光的速度在我們看來爲什麼不是
而是
＂．
光速和飛船的速度當然可以疊加．但是，既然你是把這當作一個相對論的（而不是經典力學的）問題來考慮，那就要按相對論的速度疊加方程來算：
算出來的結果還是是c．
至於1.9c，那是經典力學的計算結果，但是在高速運動時經典力學是不適用的．
硼铝镓铟铊、F anonymity 赞同
因为你平常熟悉的那套速度相加减法则是Galileo变换下的空间和时间坐标变换，这一变换只是在低速、弱引力下才近似成立（虽然日常中近似的相当好）。经典情况下，在不同惯性参考系中观察（注意，这里的观察和“看”不是一个概念）同一物理现象时所描述的时间和空间坐标服从矢量法则，就像题主简单的理解的速度相加，比如人在车上行走，人相对于大地这个参考系的速度等于人相对于车这个参考系的速度加上车相对于大地的速度（严格来说不是速度相加，应该是位置矢量相加，因为所有参考系有一个相同的“绝对时间”，所以求速度的时候才是相加）。但是这个变换在Maxwell方程出现以后就有问题了。Maxwell方程是描述电磁场性质的方程，从Maxwell方程中求解电磁波传播的波动方程得到的结果是真空中光速是和参考系无关的常数（题主可以简单理解为电磁理论得到真空光速是常数），而且有意思的是Maxwell方程并没有指定适用的参考系。那么这一点就和经典的Galileo变换不符合啊，所以有人就认为Maxwell方程适用于一个绝对参考系（可以理解为宇宙中有一个上帝设置的原点，在那里建立标架），叫做“以太”。不过后来的天文观测（如光行差现象）、光学干涉实验（像Michelson-Morley实验）等等都没有观察到我们大地相对于这个绝对参考系的速度，换句简单的话说就是在各种条件下测到的真空中的光速都是一样的，包括题主说的这种情况（虽然没有在光速的船上测）。然后Einstein就提出来根本不存在这一绝对的参考系，光速在任何参考系中都是不变的（不过话说回来，Lorentz变换是在更早之前就被提出来的诶~）。这是一个假设，但是是一个相当合理自洽并且符合实验结果的假设。所以题主的问题，在一定程度上可以得到回答了。那么这时候，如果真的有一个参考系相对于大地（即另一个参考系）以光速运动，在这两个参考系里面观察同一个物理现象的时候应该怎么变换两个参考系得到的结果呢？应该是按Lorentz变换来进行。而得到Lorentz变换的公式就是严格按照Einstein的两个假设外加时间均匀性（简单理解就是一个参考系里面的时钟走时速度不变），描述光的几种传播方式在不同参考系中观察得到（这里是指同一个现象在不同参考系中观察）一维的Lorentz变换，然后做空间转动变换得到三维的。输公式挺麻烦的，题主如果感兴趣的话可以自己找一下一维Lorentz变换的公式。事情到这里并没有完，Lorentz变换的物理意义还是不够直观、明确，后来有人建立了Minkowski空间（俗称的“四维空间”，不过有的地方时间维度用的是虚数，有的地方引入了协变和逆变所以四个维度都是实数，个人更喜欢后者因为指标升降用起来挺方便的而且度规能够和广相联系），发现Lorentz变换就是Minkowski空间中、保持空间体积元不变的变换（构成了一个Lorentz群），换句话说就是保持“时空间隔”不变的变换，再简单点说就是四维时空中的两个点之间的距离（这里的距离要坐标差乘以度规求和）在Lorentz变换下不变，Lorentz变换就是一个类似三维空间中转动的“转动变换”，试想你把笔转一个角度笔的长度总不会变化吧。从这个角度说，就是你在两个参考系中测量速度时的时间和空间点坐标在四维时空中间隔不变，导致你测到的光速结果不变（话说这么解释好像有点用结论证明前提的感觉。。）。由于同一个物理现象在不同参考系、不同规范中观察和计算应该有同样的结果，所以Lorentz协变性和规范不变性是物理理论应该满足的两个非常重要的性质。所以题主，不是光速不能叠加，而是你要用Lorentz变换做叠加才能得到正确的结论。
至于题主问的光的传播方式，就是电磁波的电场和磁场分量在空间中“振动”着传播啊，传播的时候服从Maxwell方程给出的速度、边界情况（严格来说这是可微或者连续的要求）和衰减情况，然后Maxwell方程给出的传播速度就是一定值，不随着参考系变化。
还有感觉这个答案不够简洁，不知道题主能不能看懂或者符合题主的要求。。。
至于题主问的光的传播方式，就是电磁波的电场和磁场分量在空间中“振动”着传播啊，传播的时候服从Maxwell方程给出的速度、边界情况（严格来说这是可微或者连续的要求）和衰减情况，然后Maxwell方程给出的传播速度就是一定值，不随着参考系变化。
还有感觉这个答案不够简洁，不知道题主能不能看懂或者符合题主的要求。。。
No comments:
Post a Comment