科普的不科普(读科普读物札记)

科普的不科普(读科普读物笔记)

人生比较低落的时候需要点精神安慰,宅男也必须有追求,所以就看了一些科普读物,结果一思考,上帝就发笑了:

1)不同观察者的相对火车

                                                                                                        @路人甲

                                                                                   A <-------v-----||------v------->B
                                                                                      =========C=========
     _____________________________________________@@_____@@_________________________________________________________________________

                                                                                   @   
                                                                        路人乙 ||

在相对论中一般都会举火车和地面观察者的例子,两颗子弹从匀速(u,相对于地面)运行的火车中间分别向火车两边发射,假设设子弹的速度一样,那么在火车上的观察者路人甲看到的是子弹同时到达火车两端,而站在地面上的观察者路人乙看到的:相对于地面而言子弹A的速度为S1=v-u,子弹B的速度S2=v+u,而AC=CB,因此子弹应该是先到达B,而后到达A。一般这个例子都会引出同一个事件两个观察者,不同结论的问题。实际上这个例子不能证明牛顿惯性系的相对性问题,如果考虑到火车与地面两个不同的参照系之间的相对速度u,火车本身也在运动(相对于地面),这个时候子弹A到达A点的时间t1=AC/(v-u+u)(大家想想为什么?相逢),而子弹B到达B点的时间t2=CB/(v+u-u) (追赶)。所以时间并没有不同。
因此,我觉得这个例子并不能作为相对论的引子。

2)抛物线与上下直线运动

这也是相对论介绍中十分喜欢的例子:你坐在一辆沿着赤道匀速飞驰的火车上(为配合脚下的大地,就选个比较夸张的时速吧:1700千米/时,方向:与地球自传相反),向上空抛出一个小球,小球必将直直朝下落回你手中。但此时,假若路边的车站恰好立着路人甲一名,他抬头望进车窗,则会发现小球从A地开始上升,同时还不忘随着火车前行,直到B地才落回到你怀中——它不再简单地直上直下,而是在空中划出一道优美的抛物线。同一个小球,同一次运动,由于观察角度不同,竟得出了两种结论。
========================================================================================================================
这个由观察者得出的两种不同结论,这里面其实隐含了一个问题,就是你,如果路人甲能同时看到你,相对于你,其实还是直线。而且由于观察者角度不同而得出不同的结论是非常正常的,要是得出同一种结论,估计问题更大。其实在这个例子中,球和你相对于路人甲是在做变速运动,这是路人甲看到球做抛物线运动的本质所在。另外,假设观察者路人甲和火车在一条线上,即与球无角度,则路人甲看到的球是做上下运动。
3)又一个例子

在飞驰的火车上,这一次,你不再抛小球,而是挥舞手电筒,打出一束光。假若手电筒的照射方向与火车行进方向一致,根据速度叠加原理,站在地面的路人甲观测到的光速应该是c+v,(注:文中凡出现“c”皆指光在真空中的传播速度,其值只比空气之中略大,对计算结果要求不严苛时,二者时常混用。v为火车时速。);而当你转过身朝着火车行进的反方向照射,路人甲检测到的结果应该是c-v。还有更奇异的,假若路人甲此时正驾驶着一辆“超光速”飞船,且行驶方向与你所乘火车相同,而你依旧顺着前进方向打光,那么路人甲的无敌座驾不仅将远远地把你给甩在身后、更逐渐把光也甩到了身后。于是,在他的视界里,光竟倒过来朝后奔逃!
========================================================================================================
跟第一个例子相同,这个例子没看出什么特别,考虑到速度是矢量的,除非路人甲和光在一条线上,路人甲是测不到C+V,C-V的,相对于路人甲,光子和你都是变速的。另外,如果路人甲的速度够快,光还是光,只是路人甲在远离,路人甲将看不到你和你的火车,因为只有靠光你才能看见。

.......................................

1)速度是矢量,核心的问题就在于,光的速度为什么要假设为在任何参照系的速度都是不变的。为什么一定要以观察的结果代替事实,观察是可以失真的!
2)为什么很多举例里面都要把参照系之间的相对运动忽略呢,而且参照系和观察者又是两个不同的概念,如例子1.
3)两个匀速参照系之间是惯性系,但不代表参照系甲中的物体与参照系乙之间的运动也是匀速的。因此参照系不同,得出的运动轨迹或者方式不同是必然的。
4)千万不要说你看到的,你看到的只是光,光所代表的只是影像,而不是真实。