作者caseypie (吟游诗人)
看板ask-why
标题Re: [钩沈] 近光速的太空旅行,回球後儿子比你老?
时间Sat Oct 31 06:17:31 2009
※ 引述《cog5566 (刃之56)》之铭言:
: 如果考虑实际的情况(就是有重力的世界)。
: 问题一:加速座标系一定测的到假力吗?
: 问题二:测到假力可以断定这是加速座标系吗?
: 关於问题一我想问额外延伸的问题,也是H大推文说的东西。
: Q:一个处於加速座标系的系统,是否会因情况不同,可能测得到或是测不到假力?
: 皮肤内有感觉受器,所以我们可以感觉到加速时的惯性力。
: 而火箭中可以测到惯性力,也是因为我们使用了像加速计这样的装置做测量。
: 所以把情况简化一下,如下
: 假想把质量为m的A, B两物体中间以弹簧连接。
: 如图:
: ┌──┐ ┌──┐
: │ A │\/\/\/\/\/│ B │
: └──┘ └──┘
: m m
: 考虑下面两种情况:
: 情况1
: 此系统处於太空某处失重状态,
: 有一外力2F由A的左侧推动,提供加速度的动力。
: ┌──┐ ┌──┐
: 2F→│ A │\/\/\/\/\/│ B │
: └──┘ └──┘
: m m
: 在此系统达到稳定之後可测得其加速度a = 2F/2m = F/m
: 并以此加速度算得A, B 各得到向右的合力F,且弹簧受力F。
: 在这种情况下,系统内的太空人可以藉由弹簧的变形量来计算目前的加速度。
: 就可知整个系统现在是否处於加速度座标系中。
太空人也可以认为自己正站在一个重力加速度F/m的星球上
在此认知下,不存在惯性力,而是重力
: 情况2
: 此系统处於某星球的重力圈中,此重力圈的重力加速度正好等於情况1的a。
: 此时A和B都因有质量m,而获得了m*a = F 的外力,并有同样的加速度a。
: ┌──┐ ┌──┐
: │ A │\/\/\/\/\/│ B │ o <- Star X
: └──┘→F └──┘→F g = a
: m m
: 在这种情况下,弹簧应该是不会变形的,因为A和B各自得到了F。
: 而不是如情况1靠弹簧提供B的推进力。
: 也就是是测不到惯性力。
我想你的问题是关於:广义相对论的「相对」究竟是谁相对谁?
为了解释「加速度是相对的」,在描述时必须引入重力
也就是说,因为等效原理,惯性力并不是「假力」
--它一点也不假,因为你其实无法区分到底你座标系的这个力,是惯性力还是重力
在你第一个例子里,太空人也可以认为:
弹簧的扭曲是来自星球上的重力,他们正站在一个星球上,而其他星星朝其加速飞来
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但是很好玩的,其实到底谁做出了运动状态的改变,并不真的不能区分
这牵涉到语意问题XD
比方说:太空梭从地球发射,以1G的加速度向太空冲
那麽,在太空梭里的人,会感受到2G的加速度
根据广义相对论:他们可以认为自己正静止地站在一个重力为2G的星球上
是地球上的人行加速度运动,以1G的加速度远离他们
但是我们的认知上,不存在此一重力为2G的重力场,更不存在这样一个星球XD
因此,所谓的「相对」,其实指的只是数学座标系上的相对
事实上,我们依然可以根据其他不那麽物理的方式,来说出「究竟是谁在加速」
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◆ From: 128.146.35.245
1F:推 cog5566:谢谢~我知道你说明,可以说明我的问题二: 11/02 00:01
2F:→ cog5566:测到假力可以断定这是加速座标系吗? 这样说应该是没办法 11/02 00:01
3F:→ cog5566:因为无法区别是否为重力. 同样的可以推测问题一: 11/02 00:03
4F:→ cog5566:加速座标系一定测的到假力吗?不一定. 因为有可能是由重力 11/02 00:04
5F:→ cog5566:作用产生加速度. 因而测不到假力. 不过我还是想问我举的例 11/02 00:05
6F:→ cog5566:例一和例二整个系统的加速度都相同.但是一个测的到,一个 11/02 00:06
7F:→ cog5566:不行. 这样说来是否只是因为施力方式不同, 就足够使测量的 11/02 00:07
8F:→ cog5566:结果不同? 11/02 00:07
9F:→ caseypie:如果以广相以前的观点,你说的没错 11/02 03:35
10F:→ caseypie:重力和一般的施力应该是完全不同的东西 11/02 03:35
11F:→ caseypie:但是广相把这观点否决掉了 11/02 03:35
12F:→ caseypie:在广相观点里,加速度相对,也没有「假」力这种东西 11/02 03:36