作者condensed (我的冒险生活)
看板Physics
标题Re: [问题] 相对论问题 双胞胎
时间Fri Feb 11 06:03:46 2011
你这一篇写得还不错,
至少比前几篇尽责多了。
※ 引述《s1290961 (煦)》之铭言:
: 想像一个加速电梯中的人手执一手电筒,
: 照向前方。
: 对於一个惯性系中的旁观者,
: 这个非惯性系中之光的路径为一直线;
: 然而对於该非惯性系中之观察者,
: 光线必然要弯曲(以符合旁观者所得到的事实)。
: 可是问题就在於,
: 由起点到终点,直线和曲线的「长度」不同
____________________
: (光速不能变的情况下,同样的过程经历的时间长度必须不同了);
________________________________
: 不过这仍是狭相的范畴。
我建议你以後将条件及语意详述清楚,板众阅读起来也能轻松许多。
所谓的"经历的时间长度必须不同"是什麽意思?
光子历经的固有时为零,不论你在哪个参考系去看都ㄧ样。
不仅如此,任何粒子历经的固有时,都是ㄧ个不变量,不会因为参考系不同而有不同。
因此你在语意表达上,对这些细节都必须去注意及修饰,避免含糊。
如果你只是想说,以光子世界线连接的两事件的时间之差,
会因为参考系的不同而不同,那麽这样的结论基本上不必牵扯到非惯性系,
两个不同惯性系间,就存在此种现象了。
尽管在不同惯性系间,光子都走直线,但是走过的空间长度却可能不同。
如果上面这段你还有疑惑,我建议你别往下看,
先去找出普通物理或近代物理关於狭义相对论的部份,
仔细参照,并厘清基本观念。
如果基础上就没有共识,继续谈下去也是白费功夫。
: 时间延迟与光是否获得势能无必然关系
: (这个则和「现在」的相对性有关);
______________________
看不懂你这段叙述是指什麽。
重力位势造成的时间胀缩,在广义相对论的书籍中有推导,
所以我不打算在这里复述。
(但是大致的推导过程,我其实在板上说过多次。)
我们基本上相信教科书内容的正确性,
如果你认为教科书错了,可以写文章投稿到物理期刊上。
: 非惯性系中光线会「弯曲」,
: 然而因为「光速不变」,
: 故爱因斯坦得到是时间延迟(狭相)了。
___________________
这里的时间延迟是指?
这个步骤你推论过快,且结论的语义含糊。
比较简单的方式,就是以Hartle或Carroll为例,
以光之都卜勒效应,来导出位势高低与时间胀缩的公式。
也就是在非惯性系中,去比较位势高与位势低的时间流速。
你会发现从位势高处发出ㄧ道光时,位势低者接收到的光频率较大,
也就是说如果位势高者以自己发出的光的周期计时,
位势低者收到却发现该周期更小,也就是说同ㄧ个周期现象,
在位势高的地方发生所需的时间,对位势低的人而言觉得所需时间更少。
也因此位势低的人,觉得位势高的人时间过得比较快。
: 再者,
: 较强加速度的加速系中之观察者所得到的光线弯曲现象
: 相较於较弱加速度之加速系来得明显(更弯曲了),
: 故越大加速度的加速系之时间延迟越明显
: (由起点至终点,两曲线的长度差异越大;
: 长度有差即代表时间长度有差)。
你这段论述还没有完全跳脱出牛顿的绝对时空观。
如果不先确认清楚所谓时间延迟效应,究竟是拿哪两个参考系上的时间来比,
这样去谈没意义,因为时空是相对的。
非惯性系上,不同位势的钟,因为时间流速不同,本来就不同步了,
不能再以全域惯性系上,钟可同步的情况去处理。
此外,非惯性系的不同位势处,相对於全域的惯性系,都有不同程度的长度收缩效应,
且事件的同时性也会被破坏,这些因素都必须考虑进去。
这里我不想越扯越远,反而偏离主题。
回到最原本的,我们是要比较一个非惯性系里,
位势高与位势低处两者时间流速,
这完全是在标准教科书中能见到的典型结论。
我们从均匀加速系中的每个同时面去比较历经的固有时,
也可以从时空图看出此项结论。(详见Rindler的相对论)
由於你考虑的因素过少,结论作得太快,
所以会得到一个矛盾的结论,也就不意外。
科普书或百科的主要目的,只是为了让ㄧ般大众能想像新奇的科学结论,
才简化了叙述。
看看参考即可,不宜奉为圣经,或以为此些内容足以掌握全貌。
想真正地扎实掌握其精髓,你还是得采取最耗费时间的方式,
去看内容扎实生硬的教科书,精确研习。
: 另外,广相的基础──等效原理,
: 揭示了重力场等效於加速系(完全等价);
: 重力场中的人可以看作正在加速着
: ──我们静静坐在这;却正在加速中。
: 因而存在没有相对速度却有不同之惯性力(重力)的情况:
: 一楼和十楼的住户皆是「静止的」却可以拥有不同的「惯性假想力」
: ──这代表着「时空弯曲」。
: 接着按照前段的结论可知:
: 一楼因为重力场(加速系之加速度)较大而时间过得较慢。
: 然而,对於均匀加速系中的静止观察者而言,
: 高的地方或是低的地方「重力场」大小皆相同;
: 光线弯曲的状况一致,
: 故时间延迟效应不会不一致。
: 不过当然,一如condensed先前所陈述的,
: 广相是探讨由等效原理所衍伸的种种;
: 不考虑由质能所形成之重力场,则用不着提广相。
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◆ From: 140.112.218.89
1F:推 s1290961:上篇是改一点上上偏末段所写得来的;我先前就这麽写了。 02/11 12:33
看到你这种回应与态度,
我想先前说你和东方宇宙四部曲一个样,
真是ㄧ点也没有误会你。
你的论述逻辑,不合乎科学语境,
条件交代不清、错误观念夹杂,
别人提醒你多次,你自己却不自知。
你观念没弄清楚不打紧,
至少别人已经多次提醒你,基础过於贫乏,
你却仍然对别人的提醒,视而不见。
相较於先前对东方宇宙四部曲的态度,
能在这里为你耐心讲解多次,已经十分宽容。
你和蔡没分别:
1)基础不扎实,
2)请益和讨论又不虚心,
3)对自己的认知过於把握,
4)论述不合乎科学语境,错误观念夹杂不清,逻辑衔接贫乏
5)认为不必经由正规途径学习,奠定共通语言基础
6)自认自己有过人智力,别人都理解错了
这样子就算再花十年而ㄧ无所获,我也不意外。
我会几次耐心回你,是因为开始时还觉得你可能与蔡不同,
现在既然你态度明朗化,我想已经没有继续放宽标准的必要性。
2F:→ s1290961:高处和低处的症结点在於同时的相对性;而非时间延迟。 02/11 12:49
3F:→ s1290961:^均匀加速系下静止的 02/11 12:49
4F:→ s1290961:时间延迟效应两者是一致的。我敢说这没错。 02/11 12:51
你这段含糊拢统的叙述没人听得懂你要表达啥,
恐怕连你自己都不知道自己在说啥。
老话ㄧ句,请充实相关基础,让自己具备把话说清楚的能力。
讨论必须在科学语境下进行,如果连陈述清楚的能力都不具备,
现在来讲对错还言之过早。
你和蔡的东西,套句板友说过的,连错误都称不上。
因为连具体语意所指为何,都不甚明确。
无从判定起。
这称不上是ㄧ个科学陈述,顶多只能是你看过几本科普书後的文字拼凑。
5F:→ s1290961:重力红蓝移是由重力场大小不同所造成。 02/11 12:53
所以呢?你觉得最後这句有人反对?
那显见你不具备足够基础,理解我们先前告诉你的事。
那既然你听不懂我们讲的,继续在这里讨论也是浪费时间,
或者你自认自己听懂了,或对书上的内容理解了,
实际上那些却全然不是原作者试图表达的语意,
那既然我们彼此没有共通语言,继续瞎扯也是作白功而已。
你听不懂我们的语言,我们也不懂你的逻辑,那就这样罗!
6F:推 ic6413:不知道该说什麽 该说中文维基写得不清楚让楼上弄错吗=.= 02/11 13:53
7F:→ ic6413:一开始condensed别理他就好了 浪费时间 02/11 13:53
8F:→ condensed:感谢楼上说出我的心声 =.=" 02/11 14:10
9F:→ s1290961:重力红蓝移是由重力场「大小」不同所造成。 02/11 14:13
要求你表达清楚语意,真的很困难喔。
就算是均匀重力场,只要重力位势不同,就仍然有时间流速上的差异。
这个公式在书里推导的清清楚楚。
考虑均匀加速系时,安排加速系各点的轨迹,
在时空图上,皆以通过原点的光锥面作为渐近线。
此加速系即为Rindler Space。
只有在这种特殊情况下,你才能得到一个静态的加速系。
如果你考虑的是,加速系各点对全域惯性系的固有加速度大小皆相同,
固然这可以造成一个重力场大小处处相同的非惯性系,
但并不是ㄧ个静态的非惯性系。
换言之,位势高与位势低的两处,相对速度不为零。
请问这些情况你考虑过了吗?
那如果你要考虑这种情况,试问你如何在非惯性系上定义所谓的同时?
找该点相应的随动惯性参考系吗?
那也可以啊,把时空图画下来,很明显的在每个同时面上,
位势高的地方就是比位势低的地方,历经更多的固有时。
要利用加速系,设计出ㄧ个静态且重力场处处相等不随时变的非惯性系,
理论上就不可能了。
要不,就请你写下此种加速系的运动轨迹或运动方程。
10F:推 s1290961:我懂你的意思,但我们所说的是不同的;相对速度为零。 02/11 14:44
从你这句回应,就知道你不懂我的意思。
静态非惯性系和均匀重力场的非惯性系,两者不能同时成立。
所以如果你考虑的是相对速度为零的Rindler Space,
你就不可能造出ㄧ个有等效均匀重力场的环境。
也因此,加速系上的各点,其固有加速度大小不可能会相同。
但不论是在静态非惯性系或均匀重力场的非惯性系里,
位势高的地方历经的固有时就是比位势低的地方要大,
这点从时空图中可以明确看出。
从你的内文中,我看不出你真的有仔细留意到这个细节。
至少我现在举这个均匀重力场的非惯性系,
就明确告诉你,时间流速上依然有差异,这点与你的宣称不合。
如果你还是坚持自己的论调,你就直接告诉我,
如何证明均匀重力场的非惯性系中,位势高与位势低处的两者,
历经相同的固有时。
(请记得在比较固有时的时候,适当考虑加速系上的等时面)
11F:→ s1290961:我意思仅是:均匀加速系下,高处间隔一秒发一次讯号,低 02/11 14:51
12F:→ s1290961:处收到讯号的时间间隔,也同样是一秒。 02/11 14:52
13F:→ s1290961:(高处和低处都是静止在该加速座标系中的) 02/11 14:55
你就别继续扯多,这样回下去没完没了,
回了你之後,你又会有新的问题,永无止尽。
你直接回答我上面问你的问题,
把固有时等同这件事,实质证明出来,让我们看看。
对了,你也再说清楚你所谓的均匀加速系,究竟是怎样的加速系吧。
免得讨论到最後你所说的均匀加速系,和我们认知的不同,讲这麽多等於白讲。
请说清楚你对均匀加速系的定义。
或者你如何设计这样的ㄧ个加速系。
14F:→ s1290961:我了解意思,时间流速是有差异。 02/11 15:09
15F:→ s1290961:可是我的意思是:重力场越大的地方延迟得越缓。 02/11 15:10
16F:→ s1290961:我们说的是不同的。 02/11 15:11
17F:→ s1290961: ^时间 02/11 15:11
请不要规避我的问题。
1 你如何设计这个均匀加速系 ?
2 请证明重力场大小皆相同时,高位势处与低位势处历经的固有时相同。
18F:→ s1290961:我真得知道你的意思:因为有相对速度,所以固有时不同。 02/11 15:21
我真的不觉得你理解到的是我的意思。
固有时是否相同,要分析後才知道。
Rindler Space的加速系中,各点就没有相对速度,但固有时依然不同。
19F:→ s1290961:但这不是我想针对的「点」,我的着眼点不是在此。 02/11 15:22
你别规避问题,不能答覆别人的质疑就无限跳针,这是哪招。
请说清楚你所谓的均匀加速系究竟是指什麽,
可以的话请给出你均匀加速系各点的运动方程。
你不说明清楚你的加速系是哪种加速系,继续在文字泥沼中打混仗没意思。
20F:→ s1290961:重力场大时间延迟得多──这个我前一篇文章有作论述。 02/11 15:34
21F:→ s1290961:而这才是我一再想提出的。 02/11 15:35
22F:→ s1290961:或者指明我错在哪里,我也很高兴。 02/11 15:35
你的所谓论述,称不上是论述。
因为你条件都没有讲清楚,到底你考虑这个问题时,
是在哪一种均匀加速参考系下去考虑的?
而你又是如何选择同时面,去比较两者的固有时?
我们从一开始的差异,就在於你宣称时间延迟是重力场强造成,而非重力位势。
那麽既然你要说明这一点,你当然必须实值计算或证明出来,
因为数学是具备足够的约束性与客观性。
你的文字论述过於含糊拢统,考虑的因素不足,
没有人知道你设定的初始条件确切所指为何。
已经提醒你时空是相对的,不能再用牛顿的绝对时空观想当然尔。
加速系本身的每个部份,都对应到不同的随动惯性参考系,
且不断在做惯性系的变换。
在牛顿的绝对时空里没有这个问题,但在相对论理,你必须去考虑这个问题。
所以你必须讲明清楚到底是哪种均匀加速系,
最好是设计的让你可以轻易计算或看出来的。
另外,我前面对你的质疑你都视而不见。
你依开始不是主张重力场强才是造成时间延迟的主因,而不是看重力位势吗?
我应该没有理解错吧?
那你何不亲自计算一下固有时,来说明论证之?
事实上我们从时空图的例子里去看,重力位势就是会造成时间流速的不同,
这是时空图上清楚呈现的,背後也有相应的数理支持,
我已经提醒你多次,你仍然视而不见。
即使要让你理解你的盲点,也必须你具备相应的理解基础。
否则除非你抛弃旧有认知,让人从头教起,
不然没有人可以在短短几个字句内让你理解。
如果你还是不能回答我上面的问题,
你直接先回答我,为什麽你情愿让网路上的人耗费大笔时间,
自己却不愿意亲自花下大笔时间去看教科书、找教授与同学讨论,踏实学习?
有求知热忱很好,但不表示可以ㄧ步登天。
如果你的态度依然强硬故我,那我也不打算继续浪费时间,认真回应。
你没有相应的理解基础,又对自己的理解及判断,过於自信。
对别人提醒你与回应你的内容,思考太少,回应过快。
希望你不会变成下一个蔡某。
23F:→ s1290961:均匀加速系即是惯性力大小不随位置而变。 02/11 15:36
你这种理解不正确,ㄧ般我们所说的均匀加速系,没有这种要求。
况且这跟惯性力无关,参考系中要有你想讨论的质点,谈受力才有意义。
请使用精确用语,直接说重力场就好,别使用自家用语。
没有去考虑质点,哪来的惯性力。
24F:→ s1290961:位势高低固有时不同是症结在同时性。 02/11 16:03
25F:→ s1290961:我一直都是说重力场强度强则时间延迟缓,没变过。 02/11 16:04
你规避重点的态度,始终没变过。
ㄧ直说症结在同时性,真的有人听得懂你在说什麽?
你连均匀加速系都不能定义清楚,还不断原地踏步,
把先前讲的话一波再波,这样有什麽意义?
已经跟你说过,时空图中可以轻易证明出来,
要满足你所谓的处处场强皆相同的加速系,历经的固有时仍然不同。
所以这就说明了位势高低才是造成时间流速不同的根本原因。
场强相同的情况下,位势不同,时间流速仍有差异。
这都是数理上可以严格推论出的东西,你还在坚持自己的错误观念。
26F:→ s1290961:平坦时空中是相对速度关系到固有时。 02/11 16:06
27F:→ s1290961:的确漏了质点两个字:质点所受惯性力大小不随位置而变。 02/11 16:08
28F:→ s1290961:平坦时空中,非惯性系会有惯性力。 02/11 16:09
29F:→ s1290961:不过惯性系和非惯性系实质上可是等价的;这是题外话。 02/11 16:10
别瞎扯,惯性系和非惯性系实质上不等价。
若这点基础没弄清楚,其他都白谈了。
30F:→ s1290961:这是马赫原理隐含的涵义;不过马赫原理是对是错我不知。 02/11 16:20
马赫原理偏哲学,不是物理上可以直接验证的东西。
但是惯性系和非惯性系的不同,是物理上可以实际验证的。
我不认为你有精确理解马赫原理究竟所指为何。
不过现在既然是讨论物理,就别扯远。
我回给你的内容,都是在物理上已没有争议的东西,且被ㄧ再验证过的。
你的论述内容错误太多,对於时空结构的考虑也严重不足,
如果你不去看书,我们也无法在这一一纠错,来让你理解。
你应该抛开过去的所有错误认知,
重新将狭义相对论的每个基础环节,扎实建立起来。
最好是直接找深谙狭义相对论的物理系教授,当面请教。
或者ㄧ点一滴地,从教科书循序渐进的看书写习题,与同学讨论,来确认自己的理解。
※ 编辑: condensed 来自: 140.112.218.89 (02/11 16:32)
31F:→ condensed:我不想继续回你了,除非你愿意先去把书看清楚再来讨论。 02/11 16:36
32F:→ condensed:推荐的书:Morin的Classical Mechanics、 02/11 16:39
33F:→ condensed:Serway的Modern Physics、Hartle的Gravity、 02/11 16:40
34F:→ condensed:Griffiths的Introduction to Electrodynamics 02/11 16:40
35F:→ condensed:随便ㄧ本讲解狭义相对论的部份,其中Morin的尤其详细。 02/11 16:41
36F:→ condensed:Rindler的Relativity,有对均匀加速系的探讨,也很赞! 02/11 16:44
37F:→ s1290961:嗯嗯,这两天花了你不少时间;谢谢,真的。:) 02/11 16:44
38F:→ condensed:不客气。若能因此让你明白看书的重要性,那就值得。:) 02/12 04:07
39F:→ condensed:如果你还有兴趣,欢迎你看了书之後,再拿来讨论。 02/12 04:09