作者condensed (我的冒險生活)
看板Physics
標題Re: [問題] 相對論問題 雙胞胎
時間Fri Feb 11 06:03:46 2011
你這一篇寫得還不錯,
至少比前幾篇盡責多了。
※ 引述《s1290961 (煦)》之銘言:
: 想像一個加速電梯中的人手執一手電筒,
: 照向前方。
: 對於一個慣性系中的旁觀者,
: 這個非慣性系中之光的路徑為一直線;
: 然而對於該非慣性系中之觀察者,
: 光線必然要彎曲(以符合旁觀者所得到的事實)。
: 可是問題就在於,
: 由起點到終點,直線和曲線的「長度」不同
____________________
: (光速不能變的情況下,同樣的過程經歷的時間長度必須不同了);
________________________________
: 不過這仍是狹相的範疇。
我建議你以後將條件及語意詳述清楚,板眾閱讀起來也能輕鬆許多。
所謂的"經歷的時間長度必須不同"是什麼意思?
光子歷經的固有時為零,不論你在哪個參考系去看都ㄧ樣。
不僅如此,任何粒子歷經的固有時,都是ㄧ個不變量,不會因為參考系不同而有不同。
因此你在語意表達上,對這些細節都必須去注意及修飾,避免含糊。
如果你只是想說,以光子世界線連接的兩事件的時間之差,
會因為參考系的不同而不同,那麼這樣的結論基本上不必牽扯到非慣性系,
兩個不同慣性系間,就存在此種現象了。
儘管在不同慣性系間,光子都走直線,但是走過的空間長度卻可能不同。
如果上面這段你還有疑惑,我建議你別往下看,
先去找出普通物理或近代物理關於狹義相對論的部份,
仔細參照,並釐清基本觀念。
如果基礎上就沒有共識,繼續談下去也是白費功夫。
: 時間延遲與光是否獲得勢能無必然關係
: (這個則和「現在」的相對性有關);
______________________
看不懂你這段敘述是指什麼。
重力位勢造成的時間脹縮,在廣義相對論的書籍中有推導,
所以我不打算在這裡複述。
(但是大致的推導過程,我其實在板上說過多次。)
我們基本上相信教科書內容的正確性,
如果你認為教科書錯了,可以寫文章投稿到物理期刊上。
: 非慣性系中光線會「彎曲」,
: 然而因為「光速不變」,
: 故愛因斯坦得到是時間延遲(狹相)了。
___________________
這裡的時間延遲是指?
這個步驟你推論過快,且結論的語義含糊。
比較簡單的方式,就是以Hartle或Carroll為例,
以光之都卜勒效應,來導出位勢高低與時間脹縮的公式。
也就是在非慣性系中,去比較位勢高與位勢低的時間流速。
你會發現從位勢高處發出ㄧ道光時,位勢低者接收到的光頻率較大,
也就是說如果位勢高者以自己發出的光的週期計時,
位勢低者收到卻發現該週期更小,也就是說同ㄧ個週期現象,
在位勢高的地方發生所需的時間,對位勢低的人而言覺得所需時間更少。
也因此位勢低的人,覺得位勢高的人時間過得比較快。
: 再者,
: 較強加速度的加速系中之觀察者所得到的光線彎曲現象
: 相較於較弱加速度之加速系來得明顯(更彎曲了),
: 故越大加速度的加速系之時間延遲越明顯
: (由起點至終點,兩曲線的長度差異越大;
: 長度有差即代表時間長度有差)。
你這段論述還沒有完全跳脫出牛頓的絕對時空觀。
如果不先確認清楚所謂時間延遲效應,究竟是拿哪兩個參考系上的時間來比,
這樣去談沒意義,因為時空是相對的。
非慣性系上,不同位勢的鐘,因為時間流速不同,本來就不同步了,
不能再以全域慣性系上,鐘可同步的情況去處理。
此外,非慣性系的不同位勢處,相對於全域的慣性系,都有不同程度的長度收縮效應,
且事件的同時性也會被破壞,這些因素都必須考慮進去。
這裡我不想越扯越遠,反而偏離主題。
回到最原本的,我們是要比較一個非慣性系裡,
位勢高與位勢低處兩者時間流速,
這完全是在標準教科書中能見到的典型結論。
我們從均勻加速系中的每個同時面去比較歷經的固有時,
也可以從時空圖看出此項結論。(詳見Rindler的相對論)
由於你考慮的因素過少,結論作得太快,
所以會得到一個矛盾的結論,也就不意外。
科普書或百科的主要目的,只是為了讓ㄧ般大眾能想像新奇的科學結論,
才簡化了敘述。
看看參考即可,不宜奉為聖經,或以為此些內容足以掌握全貌。
想真正地扎實掌握其精髓,你還是得採取最耗費時間的方式,
去看內容扎實生硬的教科書,精確研習。
: 另外,廣相的基礎──等效原理,
: 揭示了重力場等效於加速系(完全等價);
: 重力場中的人可以看作正在加速著
: ──我們靜靜坐在這;卻正在加速中。
: 因而存在沒有相對速度卻有不同之慣性力(重力)的情況:
: 一樓和十樓的住戶皆是「靜止的」卻可以擁有不同的「慣性假想力」
: ──這代表著「時空彎曲」。
: 接著按照前段的結論可知:
: 一樓因為重力場(加速系之加速度)較大而時間過得較慢。
: 然而,對於均勻加速系中的靜止觀察者而言,
: 高的地方或是低的地方「重力場」大小皆相同;
: 光線彎曲的狀況一致,
: 故時間延遲效應不會不一致。
: 不過當然,一如condensed先前所陳述的,
: 廣相是探討由等效原理所衍伸的種種;
: 不考慮由質能所形成之重力場,則用不著提廣相。
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◆ From: 140.112.218.89
1F:推 s1290961:上篇是改一點上上偏末段所寫得來的;我先前就這麼寫了。 02/11 12:33
看到你這種回應與態度,
我想先前說你和東方宇宙四部曲一個樣,
真是ㄧ點也沒有誤會你。
你的論述邏輯,不合乎科學語境,
條件交代不清、錯誤觀念夾雜,
別人提醒你多次,你自己卻不自知。
你觀念沒弄清楚不打緊,
至少別人已經多次提醒你,基礎過於貧乏,
你卻仍然對別人的提醒,視而不見。
相較於先前對東方宇宙四部曲的態度,
能在這裡為你耐心講解多次,已經十分寬容。
你和蔡沒分別:
1)基礎不扎實,
2)請益和討論又不虛心,
3)對自己的認知過於把握,
4)論述不合乎科學語境,錯誤觀念夾雜不清,邏輯銜接貧乏
5)認為不必經由正規途徑學習,奠定共通語言基礎
6)自認自己有過人智力,別人都理解錯了
這樣子就算再花十年而ㄧ無所獲,我也不意外。
我會幾次耐心回你,是因為開始時還覺得你可能與蔡不同,
現在既然你態度明朗化,我想已經沒有繼續放寬標準的必要性。
2F:→ s1290961:高處和低處的癥結點在於同時的相對性;而非時間延遲。 02/11 12:49
3F:→ s1290961:^均勻加速系下靜止的 02/11 12:49
4F:→ s1290961:時間延遲效應兩者是一致的。我敢說這沒錯。 02/11 12:51
你這段含糊攏統的敘述沒人聽得懂你要表達啥,
恐怕連你自己都不知道自己在說啥。
老話ㄧ句,請充實相關基礎,讓自己具備把話說清楚的能力。
討論必須在科學語境下進行,如果連陳述清楚的能力都不具備,
現在來講對錯還言之過早。
你和蔡的東西,套句板友說過的,連錯誤都稱不上。
因為連具體語意所指為何,都不甚明確。
無從判定起。
這稱不上是ㄧ個科學陳述,頂多只能是你看過幾本科普書後的文字拼湊。
5F:→ s1290961:重力紅藍移是由重力場大小不同所造成。 02/11 12:53
所以呢?你覺得最後這句有人反對?
那顯見你不具備足夠基礎,理解我們先前告訴你的事。
那既然你聽不懂我們講的,繼續在這裡討論也是浪費時間,
或者你自認自己聽懂了,或對書上的內容理解了,
實際上那些卻全然不是原作者試圖表達的語意,
那既然我們彼此沒有共通語言,繼續瞎扯也是作白功而已。
你聽不懂我們的語言,我們也不懂你的邏輯,那就這樣囉!
6F:推 ic6413:不知道該說什麼 該說中文維基寫得不清楚讓樓上弄錯嗎=.= 02/11 13:53
7F:→ ic6413:一開始condensed別理他就好了 浪費時間 02/11 13:53
8F:→ condensed:感謝樓上說出我的心聲 =.=" 02/11 14:10
9F:→ s1290961:重力紅藍移是由重力場「大小」不同所造成。 02/11 14:13
要求你表達清楚語意,真的很困難喔。
就算是均勻重力場,只要重力位勢不同,就仍然有時間流速上的差異。
這個公式在書裡推導的清清楚楚。
考慮均勻加速系時,安排加速系各點的軌跡,
在時空圖上,皆以通過原點的光錐面作為漸近線。
此加速系即為Rindler Space。
只有在這種特殊情況下,你才能得到一個靜態的加速系。
如果你考慮的是,加速系各點對全域慣性系的固有加速度大小皆相同,
固然這可以造成一個重力場大小處處相同的非慣性系,
但並不是ㄧ個靜態的非慣性系。
換言之,位勢高與位勢低的兩處,相對速度不為零。
請問這些情況你考慮過了嗎?
那如果你要考慮這種情況,試問你如何在非慣性系上定義所謂的同時?
找該點相應的隨動慣性參考系嗎?
那也可以啊,把時空圖畫下來,很明顯的在每個同時面上,
位勢高的地方就是比位勢低的地方,歷經更多的固有時。
要利用加速系,設計出ㄧ個靜態且重力場處處相等不隨時變的非慣性系,
理論上就不可能了。
要不,就請你寫下此種加速系的運動軌跡或運動方程。
10F:推 s1290961:我懂你的意思,但我們所說的是不同的;相對速度為零。 02/11 14:44
從你這句回應,就知道你不懂我的意思。
靜態非慣性系和均勻重力場的非慣性系,兩者不能同時成立。
所以如果你考慮的是相對速度為零的Rindler Space,
你就不可能造出ㄧ個有等效均勻重力場的環境。
也因此,加速系上的各點,其固有加速度大小不可能會相同。
但不論是在靜態非慣性系或均勻重力場的非慣性系裡,
位勢高的地方歷經的固有時就是比位勢低的地方要大,
這點從時空圖中可以明確看出。
從你的內文中,我看不出你真的有仔細留意到這個細節。
至少我現在舉這個均勻重力場的非慣性系,
就明確告訴你,時間流速上依然有差異,這點與你的宣稱不合。
如果你還是堅持自己的論調,你就直接告訴我,
如何證明均勻重力場的非慣性系中,位勢高與位勢低處的兩者,
歷經相同的固有時。
(請記得在比較固有時的時候,適當考慮加速系上的等時面)
11F:→ s1290961:我意思僅是:均勻加速系下,高處間隔一秒發一次訊號,低 02/11 14:51
12F:→ s1290961:處收到訊號的時間間隔,也同樣是一秒。 02/11 14:52
13F:→ s1290961:(高處和低處都是靜止在該加速座標系中的) 02/11 14:55
你就別繼續扯多,這樣回下去沒完沒了,
回了你之後,你又會有新的問題,永無止盡。
你直接回答我上面問你的問題,
把固有時等同這件事,實質證明出來,讓我們看看。
對了,你也再說清楚你所謂的均勻加速系,究竟是怎樣的加速系吧。
免得討論到最後你所說的均勻加速系,和我們認知的不同,講這麼多等於白講。
請說清楚你對均勻加速系的定義。
或者你如何設計這樣的ㄧ個加速系。
14F:→ s1290961:我瞭解意思,時間流速是有差異。 02/11 15:09
15F:→ s1290961:可是我的意思是:重力場越大的地方延遲得越緩。 02/11 15:10
16F:→ s1290961:我們說的是不同的。 02/11 15:11
17F:→ s1290961: ^時間 02/11 15:11
請不要規避我的問題。
1 你如何設計這個均勻加速系 ?
2 請證明重力場大小皆相同時,高位勢處與低位勢處歷經的固有時相同。
18F:→ s1290961:我真得知道你的意思:因為有相對速度,所以固有時不同。 02/11 15:21
我真的不覺得你理解到的是我的意思。
固有時是否相同,要分析後才知道。
Rindler Space的加速系中,各點就沒有相對速度,但固有時依然不同。
19F:→ s1290961:但這不是我想針對的「點」,我的著眼點不是在此。 02/11 15:22
你別規避問題,不能答覆別人的質疑就無限跳針,這是哪招。
請說清楚你所謂的均勻加速系究竟是指什麼,
可以的話請給出你均勻加速系各點的運動方程。
你不說明清楚你的加速系是哪種加速系,繼續在文字泥沼中打混仗沒意思。
20F:→ s1290961:重力場大時間延遲得多──這個我前一篇文章有作論述。 02/11 15:34
21F:→ s1290961:而這才是我一再想提出的。 02/11 15:35
22F:→ s1290961:或者指明我錯在哪裡,我也很高興。 02/11 15:35
你的所謂論述,稱不上是論述。
因為你條件都沒有講清楚,到底你考慮這個問題時,
是在哪一種均勻加速參考系下去考慮的?
而你又是如何選擇同時面,去比較兩者的固有時?
我們從一開始的差異,就在於你宣稱時間延遲是重力場強造成,而非重力位勢。
那麼既然你要說明這一點,你當然必須實值計算或證明出來,
因為數學是具備足夠的約束性與客觀性。
你的文字論述過於含糊攏統,考慮的因素不足,
沒有人知道你設定的初始條件確切所指為何。
已經提醒你時空是相對的,不能再用牛頓的絕對時空觀想當然爾。
加速系本身的每個部份,都對應到不同的隨動慣性參考系,
且不斷在做慣性系的變換。
在牛頓的絕對時空裡沒有這個問題,但在相對論理,你必須去考慮這個問題。
所以你必須講明清楚到底是哪種均勻加速系,
最好是設計的讓你可以輕易計算或看出來的。
另外,我前面對你的質疑你都視而不見。
你依開始不是主張重力場強才是造成時間延遲的主因,而不是看重力位勢嗎?
我應該沒有理解錯吧?
那你何不親自計算一下固有時,來說明論證之?
事實上我們從時空圖的例子裡去看,重力位勢就是會造成時間流速的不同,
這是時空圖上清楚呈現的,背後也有相應的數理支持,
我已經提醒你多次,你仍然視而不見。
即使要讓你理解你的盲點,也必須你具備相應的理解基礎。
否則除非你拋棄舊有認知,讓人從頭教起,
不然沒有人可以在短短幾個字句內讓你理解。
如果你還是不能回答我上面的問題,
你直接先回答我,為什麼你情願讓網路上的人耗費大筆時間,
自己卻不願意親自花下大筆時間去看教科書、找教授與同學討論,踏實學習?
有求知熱忱很好,但不表示可以ㄧ步登天。
如果你的態度依然強硬故我,那我也不打算繼續浪費時間,認真回應。
你沒有相應的理解基礎,又對自己的理解及判斷,過於自信。
對別人提醒你與回應你的內容,思考太少,回應過快。
希望你不會變成下一個蔡某。
23F:→ s1290961:均勻加速系即是慣性力大小不隨位置而變。 02/11 15:36
你這種理解不正確,ㄧ般我們所說的均勻加速系,沒有這種要求。
況且這跟慣性力無關,參考系中要有你想討論的質點,談受力才有意義。
請使用精確用語,直接說重力場就好,別使用自家用語。
沒有去考慮質點,哪來的慣性力。
24F:→ s1290961:位勢高低固有時不同是癥結在同時性。 02/11 16:03
25F:→ s1290961:我一直都是說重力場強度強則時間延遲緩,沒變過。 02/11 16:04
你規避重點的態度,始終沒變過。
ㄧ直說癥結在同時性,真的有人聽得懂你在說什麼?
你連均勻加速系都不能定義清楚,還不斷原地踏步,
把先前講的話一波再波,這樣有什麼意義?
已經跟你說過,時空圖中可以輕易證明出來,
要滿足你所謂的處處場強皆相同的加速系,歷經的固有時仍然不同。
所以這就說明了位勢高低才是造成時間流速不同的根本原因。
場強相同的情況下,位勢不同,時間流速仍有差異。
這都是數理上可以嚴格推論出的東西,你還在堅持自己的錯誤觀念。
26F:→ s1290961:平坦時空中是相對速度關係到固有時。 02/11 16:06
27F:→ s1290961:的確漏了質點兩個字:質點所受慣性力大小不隨位置而變。 02/11 16:08
28F:→ s1290961:平坦時空中,非慣性系會有慣性力。 02/11 16:09
29F:→ s1290961:不過慣性系和非慣性系實質上可是等價的;這是題外話。 02/11 16:10
別瞎扯,慣性系和非慣性系實質上不等價。
若這點基礎沒弄清楚,其他都白談了。
30F:→ s1290961:這是馬赫原理隱含的涵義;不過馬赫原理是對是錯我不知。 02/11 16:20
馬赫原理偏哲學,不是物理上可以直接驗證的東西。
但是慣性系和非慣性系的不同,是物理上可以實際驗證的。
我不認為你有精確理解馬赫原理究竟所指為何。
不過現在既然是討論物理,就別扯遠。
我回給你的內容,都是在物理上已沒有爭議的東西,且被ㄧ再驗證過的。
你的論述內容錯誤太多,對於時空結構的考慮也嚴重不足,
如果你不去看書,我們也無法在這一一糾錯,來讓你理解。
你應該拋開過去的所有錯誤認知,
重新將狹義相對論的每個基礎環節,扎實建立起來。
最好是直接找深諳狹義相對論的物理系教授,當面請教。
或者ㄧ點一滴地,從教科書循序漸進的看書寫習題,與同學討論,來確認自己的理解。
※ 編輯: condensed 來自: 140.112.218.89 (02/11 16:32)
31F:→ condensed:我不想繼續回你了,除非你願意先去把書看清楚再來討論。 02/11 16:36
32F:→ condensed:推薦的書: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:隨便ㄧ本講解狹義相對論的部份,其中Morin的尤其詳細。 02/11 16:41
36F:→ condensed:Rindler的Relativity,有對均勻加速系的探討,也很讚! 02/11 16:44
37F:→ s1290961:嗯嗯,這兩天花了你不少時間;謝謝,真的。:) 02/11 16:44
38F:→ condensed:不客氣。若能因此讓你明白看書的重要性,那就值得。:) 02/12 04:07
39F:→ condensed:如果你還有興趣,歡迎你看了書之後,再拿來討論。 02/12 04:09