高速运动物体的表观长度和Terrell转动

一、运动尺子的表观长度 在阐述狭义相对论的文章或教科书中,处处要提到“观察者”,且总是把“观察者”依附于某一参照系,以说明某事件的空一时特征,这无疑是一种方便的表述方法.但当我们读到“从S系中的观察者看来……”这一经常使用的口头语时,就需十分小心了.这种表述容易造成一种假象,以为某观察者真的可看到或观察到他所在的参照系中在同一瞬时发生的各事件的总图象.事实上这是不可能的,因为观察者只能直接了解他所在地点的事件,而别的地方在同一瞬时发生的事件只能依靠某种信号(如光信号)的传递才能得知.一切信号的传递速度都是有限…     

离相撞还有几秒钟?——一道习题引起的狭义相对论教学讨论

本文就大学物理相对论中在不同参考系中测量事件的问题进行了讨论,希望在教学中进一步加强对相对论的理解.     

洛仑兹收缩是看不到的

编辑同志: 近年来看到国内出版的一部分介绍狭义相对论的科普文章中,有一些错误的观点,我觉得。物理。杂志有必要把有关的正确观点向广大科普工作者和关心狭义相对论理论的读者进行介绍. 这里我所指的是狭义相对论中洛仑兹收缩问题.按照过去的观点,由于洛仑兹收缩的结果,相对于观察者高速运动的物体,在观察者看来将发生收缩.许多科普文章中正是这样来向读者介绍狭义相对论中的洛仑兹收缩效应的.例如,1979年第四期的《少年科学画报》,在《小哥俩梦游相对论世界》一文中说道:当“车速已超过光速的三分之二”时,小哥俩看到“街上的房子和树木都…     

超声速多普勒效应

 多普勒效应是一种重要的物理现象.当声源相对观察者以低于声速的速度运动时,听到的声频变高或变低.这是人们所熟知的.     

时钟佯谬

“时钟佯谬”是在狭义相对论里出现的一个问题:已对好的两个钟,因相对运动彼此离开,如果重新相遇,就每一个钟所在的参照体系来判断,似乎都是另一个钟变慢。于是有些人就以为:不论两个钟的运动情况怎样,它们所指示的时间不会不同;又有些人认为:两个钟在读数上的差别是存在的,不过这个问题必须从广义相对论解决。其实,“时钟佯谬”不过是使用狭义相对论的时间推迟公式所引起,应该完全可以通过狭义相对论得到正确的解释。本文沿这一途径提供了具体解决的方案,并与广义相对论所得的结果作了比较。最后,在文末对近年来有关这方面的各种观点和诠释,作了一个总的简短评述。     

黑格尔的时间空间观念初探

黑格尔在<自然哲学>一书中对空间和时间作了深入的分析与讨论,提出了自己的时空理论.按照这个理论,空间和时间都是物质存在和运动的形式,空间不能和充实于其中的东西分离开,时间是现实事物的历程,时间与空间是不可分离地统一的,它们从属于运动.黑格尔的这一理论应当被看作是牛顿和爱因斯坦理论之间的一个过渡,起到了一个承前启后的作用,有着重要的历史价值.     

狭义相对论同时性定义的任意性

一、同步钟的建立 自然界并不存在同步钟,同步钟是由观察者依一定的方式建立的.人们使用同步钟的目的是为了描述不同地点的两个事件的因果关系.因果关系是客观存在的,它是不依人的意志为转移的.但是因果关系的描述形式可有选择的自由.同步钟的定义不同,则时间坐标也有差别.为了简单起见,我们规定时间坐标满足下述条件:在空间中任何一直线上的单程光速为常数(包括无限大),但其模数不为负数.满足这个条件的时间坐标定义为惯性时间坐标. 假如存在瞬时往返讯号,则绝对的同步钟可以建立起来,然而瞬时往返讯号是不存在的.在狭义相对论中选择光讯号…     

关于狭义相对论的几点看法

一、狭义相对论在科学上有没有错误? 这个问题应分为两方面.一是在实验上有否发现与狭义相对论(以下简称相对论)不符的事实或迹象;二是理论本身有无逻辑上的毛病.人们对前者的回答,至今是明确否定的,这方面实验的总结可见文献[1],再可参看最新的实验报道[2].但有一点值得注意,就是1956年后发现的P和T反演不守恒,似乎是相对性原理推广到空间左右对称性和时间可逆性上失败的征兆;不过进一步看。我们发现这一失败是观念性的而非实质性的,甚至可以把它当作一个突破口去探索相对论的本质[3]. 爱因斯坦的理论体系虽然没有逻辑矛盾,但经过这几年国…     

量子力学的诞生(1)

一、量子力学诞生的背景 在十九世纪末,经典物理学理论已经发展到相当完善的阶段。进入廿世纪后,对经典物理理论的研究转移到把这些理论应用于具体问题,因而逐渐脱离基本理论的范围。本世纪初,物理学的基本理论研究已进到近代物理的领域,主要集中在下面三个方面: 1.从经典电动力学的研究进入到相对论的研究。1905年爱因斯坦提出了狭义相对论,1917年又提出广义相对论,从此相对论不单是理论物理学家们竞相钻研的对象,而且为全世界所瞩目。狄拉克曾回忆道[1]:“当时一个奇特的事件发生了。相对论以极大的冲力来到了世界上。骤然间,每个人都谈论…     

从洛伦兹的地方时间到爱因斯坦的相对论时间（I）

在相对论的创立过程中，洛伦兹是在一种根深蒂因的概念框架范围内工作，他的工作穷竭了这一概念框架之可能，并揭示了困难之所在，庞加莱最先领悟到时间概念中固有的非确定因素，并指明了新理论的发展方向，爱因斯坦把时间概念建立在测量操作的基础上，从而创立了首尾一致的相对论理论，本文意图在于通过回顾历史来考察概念的发展，从而对相论的基本思想有较深刻的理解。     

相对论时空观中“长度缩短”效应推导过程的辨析

狭义相对论是以相对论时空观为基础的理论．它打破了经典物理中的绝对时空观，指出时间和空间不再各自独立，而是彼此互相影响的．由此引发了许多和经典物理中的绝对时空观所不同的各种效应，例如：同时的相对性、长度缩短、时间膨胀等．这必将使习惯了用经典时空观思考和解决问题的我们在理解这些新效应的时候出现问题．     

相对论和光速不变原理

“狭义相对论”提出已有半个多世纪了.人们总是认为它有一个“光速不变”的基本假设.为了证明这个“基本假设”是否成立,布置了一系列光学实验来加以验证.不少人担心,有朝一日这类实验测出光速有变动,是否会威胁、动摇相对论的基础并进而推翻整个相对论理论.相对论难道就这样时时面临着从实验结果可能来的威胁吗? 相对论将麦克斯韦电磁理论和洛伦兹电子学说的有关物理学总汇归纳到空间、时间及其与物质运动相互关系的基本正确认识上,补充发展了牛顿的经典力学,它的已有成就是值得肯定的.我们根据辩证唯物主义的原理,认真分析了整个相对论体…     

从洛伦兹的地方时间到爱因斯坦的相对论时间（Ⅱ）

从洛伦兹的地方时间到爱因斯坦的相对论时间（Ⅱ）孙礼煌（大庆石油学院物理教研室，黑龙江安达１５１４００）３洛伦兹变换的非相对论解释一般读者已熟悉相对论中的洛伦兹变换，那么按照洛伦兹原来的立场，应如何理解这一变换；这一理解也不会与庞加莱的观点相冲突。洛伦...     

浅谈狭义相对论的三个效应

狭义相对论中由"光速不变"而产生了三个常见的相对论效应:时间膨胀、长度收缩和同时的相对性.实际上,光速不变原理所导致的效应不止这些,下面就介绍三个很有意思的相对论效应:前灯效应(headlight effect)、光行差效应(aberration effect)和角压缩效应(angular compresson effect).     

爱因斯坦狭义相对论——一个老年初学者为学生们写的评述

以一个爱因斯坦狭义相对论的老年初学者的角度,对狭义相对论的主要内容作了评述,其中若干表述是基于作者自己的学习心得.     

关于高速运动物体视觉形象的讨论

讨论了高速运动物体上面元的朝向与可见性的关系．用狭义相对论进行了简单的理论计算,结果表明高速运动物体的可见部分正是经“Terrell转动”后“朝向”观察者的部分,该结论体现了狭义相对论的完美和对称．     

运动的带电金属板所产生的光电效应及其电学特性

首次将带电金属板所产生的光电效应和狭义相对论巧妙的结合起来,进而得出在地面观察者看来:运动的带电金属板间的电压会变小,电场强度不变,电容变大.     

超重核294118及其α衰变链的基态性质

用形变约束的相对论平均场理论系统研究了超重核²⁹⁴118及其α衰变链的基态性质, 给出了这些原子核的每核子结合能和α衰变能以及基态形变, 并与实验结果进行了比较, 发现理论计算和实验结果符合得很好, 表明相对论平均场理论对超重核基态性质的描述是合理有效的.     

匀速和变速运动时声波多普勒效应公式的推导

给出了波源和观察者在匀速和变速运动情况下声波多普勒效应公式的详细推导过程. 结果显示,无论 观察者和波源做匀速运动,还是做变速运动,对应的多普勒效应公式都是相同的     

透明胶膜与三维显示

最近加拿大多伦多大学的K .Iizuka博士完成了将通常使用的二维屏幕图像转化成三维立体影像 .他所使用的透明胶膜具有双折射性 ,即这种材料的折射系数并不是在所有方向上都是相同的 ;这就意味着入射光的偏振具有旋转性 .K .Iizuka博士使用的是一块 2 5 μm厚的透明胶膜 ,它在对白光的偏振方向的旋转性能方面要比一般市场所供应的胶膜好 .通常市场上供应的是一种专为特定波长设计的半波板 (half -waveplate) .从普通影像上辐射的光线 ,事实上它总是会发生偏振的 ,因此传统的三维立体图像是利用观察者所戴的偏振眼镜将左边与右边图像的偏振方…