>>No.54721313
问:为什么非相对论力学下的“3-速度”v 在相对论下不遵循矢量相加的平行四边形法则?
答:因为在相对论下,v 不是矢量( ゚∀。)
问:光速是矢量吗?
答:更不是了,它只是一个比值。这个值本身没什么意义,完全取决于我们取什么单位。
为了讨论方便,绝大多数涉及相对论的文章通常取自然单位制 c = 1。
也就是说,如果时间单位取为1秒,那么距离单位就是1光秒。这样一来,时间和空间具有相同的单位。
问:那么 v 是什么呢?
答:它“差不多”是“4-速度”的空间分量。而4-速度是矢量,可以按平行四边形法则加减。
那么4-速度又是什么呢?和3-速度又是什么关系?
答:这里的讨论取 c = 1。作为练习,PO也可以自行将光速c = 3*10^8 m/s 代回公式。
3-速度定义:v = (v_x, v_y, v_z),4-速度定义:u = γ*(1, v_x, v_y, v_z)
其中γ为洛伦兹因子:γ = 1/√(1 - v^2)
可以看到
3-速度:(v_x, v_y, v_z)
和
4-速度的空间分量:(u_x, u_y, u_z) = γ*(v_x, v_y, v_z)
他们之间相差洛伦兹因子γ
当 v << 1,γ ≈ 1,(别忘了我们这里取 c = 1)。因子γ可以忽略,所以在非相对论下,3-速度的合成仍然(近似)满足平行四边形法则
当 v ≈ 1,γ >> 1,相对论效应(也就是因子γ)不可以忽略,合成的时候应该“先乘γ再相加”
更进一步,如果你还想算合成之后的 3-速度,那么还需要反过来计算合成之后的因子γ = √(1 + u^2),然后再算 v = u/γ
作为练习,PO可以按照上面所说的方法算一下,然后检查一下结果是否等于 (v_1 ± v_2) / (1 + v_1 * v_2)
>>No.54721619
为啥一个事件还能出现俩不同的事实啊?
答:并非如此。在相对论中,“同一时间”“同一地点”发生的事件才是“同一事件”
显然,“棍子左端 碰到 箱子左端”和“棍子右端 碰到 箱子右端”完全是两个事件,因为他们发生在两个不同的地点
更进一步,“棍子端碰到箱子端”与“你看到 棍子端碰到箱子端”也是两个事件,因为光的传播需要时间
“棍子比箱子长 vs 棍子比箱子短”与“你先看到‘碰到左端’vs 你先看到‘碰到右端’”讨论的也不是同一个问题
第一个只涉及参考系的变换,第二个跟光的传播有关
这玩意讲起来有点麻烦,PO可以自己去搜一下“车库佯谬”。
不过我提个醒:一旦你看到“车头碰到车库后端之后被截停”、“车不是刚体,撞到车库后端会变形”之类的说法,那么那篇文章的作者很可能陷入了误区,建议不要深入阅读。因为我们完全可以把“车库”换成“停车位”,“停车位”是在地上画的线,车不会被截停,也不会发生碰撞,而问题仍然存在。