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理解长度收缩的直观方法是什么?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-08-06 08:52:05

没有一种直观的方法来理解它,这才是问题所在!

直觉本质上是一种启发式工具,你的大脑使用它在没有充分可用的事实的情况下做出快速判断——它绕过你大脑的“逻辑推理”部分,直接跳到答案。

它并不总是正确的——但它为我们的灵长类祖先提供了进化优势,因为最好本能地说“老虎!”“在任何突发状况下,都要慢慢地逻辑地处理信息!”

就其本身而言,直觉是建立在你头脑中本能的知识基础上的——那些基本的东西,比如:东西掉到地上会掉下来,热的东西会受伤,食物好吃——诸如此类。

直觉绝对不是用来理解那些远离你日常经验的事情的!

我们的小猴子大脑生活在一个完全古典的世界里——相对论在日常生活的尺度上是完全和完全可以忽略的,所以原始的“直觉”对于不符合它所进化的“规则”的场景是非常无用的!

对于物理学家来说,不幸的是,这意味着任何非经典的东西(比如量子物理学和相对论)在我们的直觉大脑第一次遇到时都是无法理解的。

你的逻辑头脑可以很好地处理这些问题,当然——但我认为,任何一个学过物理的人,如果他们的头脑里没有直觉地发出“真的吗?”你知道这是胡说八道,对吧?”

通过训练,你可以灌输足够的知识,最终推翻这个声音——你学习了如此多的物理知识,你可以训练自己的直觉,使用不同的数据集来得出它的结论。

这就是为什么当一个物理学家说某件事是“直观的”时,它在其他人看来真的不是直观的!

所以,作弊的答案是“学习足够多的物理知识,并通过数学战斗,直到它变得显而易见!”

然而,我不认为这是你所寻找的!

代替直观的解释,我们可能不得不采取一个简单的外行人的解释-它不会是直观的,正如我所描述的,但它至少应该使结论更清楚。

首先,你必须接受这样一个假设,即所有观察者测量的光速都是一样的。有很多证据支持这个假设,就像我在这里描述的,但现在,我们只接受它。

我们现在考虑两个观察者,其中一个在以某种速度v运动的宇宙飞船中。人A在飞船里,他设置了一对镜子,镜子在他们之间垂直反射光线,像这样:

理解长度收缩的直观方法是什么?

人A测量出光线在镜子之间上下反射需要t=0.5\mu[/数学]s。因此,他可以说光走了[数学]150米,他的宇宙飞船的高度是[数学]37.5米,因为他知道光速是[数学]c_A[/数学],根据他的说法。

现在,我们假设B站在地球上,看着A飞逝而过——B看到的延时图像是这样的:

理解长度收缩的直观方法是什么?

因为船在移动,对B人来说,光看起来是在对角线上移动的!

但是——这意味着根据B个人的说法,光传播的距离肯定比根据a个人的说法要远!

船走得越快,对角线就越低——光的路径就越长!

150 m[/math],对于相同数目的反射镜。

那么光速为:

[数学]c_B = \压裂{d_B} {t_b}[/数学]

但是,我们已经说过,光的速度对所有观察者来说都是一样的!

[数学]c_B = c_A[/数学]

因此:

\[数学]压裂{150 \文本{米}}{0。5 \μ\文本{年代}}= \压裂{d_B} {t_B}[/数学]

但是我们知道[math]d_B > 150[/math]m -因此,为了保持这个等式,[math]t_B[/math]必须大于0。5微秒。

因此,对于同一事件(光反弹四次),内部和外部观察者必须测量不同的时间量!

这就是我们所说的时间膨胀。

如果我们有观察到时间膨胀的观察者,那么为了保持由[数学]\frac{d}{t}[/数学]给出的光速,那么我们必须有相应的长度变化,抵消时间的变化,并保持光速恒定。

因此,如果你假设光速是恒定的,长度压缩肯定是真的。

它不是一个直观的解释——因为它是一个违背你所有直觉的想法。

但是,我希望这是一个你逻辑头脑能理解的解释!

逻辑>直觉,在这些情况下。

很多时候,人们认为它们是同一件事:但实际上它们不是!
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