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相對論之旅:相對速度

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相對速度

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假設我和我的兄弟分別擁有兩艘相同的雙胞胎飛船,靜止時每艘長 100 米。如果我們以光速的 80% 的相對速度互相經過,對我來說,我兄弟的飛船看起來只有 60 米長。(g = 1.67,所以 l' = 100/1.67 = 60 米。)

測量(收縮)飛船的速度

如果我用精準的時鐘計時他的經過,我會發現他經過需要 0.25 微秒。使用速度 = 距離 / 時間 公式,我計算出他的速度為 60 /(0.25 x 10−6) = 240,000,000 米每秒。

當然,如果我兄弟對我飛船進行同樣的測量,他會得出關於我的速度的完全相同結論。

但是,他對我的測量結果和我對他的測量結果有什麼想法?讓我們集中注意力在後者上。我看著他接近我的飛船,觀察他從他經過我的飛船的前部開始計時,在他經過飛船的後部停止計時。他的計時器在 0.25 微秒時停止。到目前為止一切都好。

測量經過的時鐘的速度

我觀察他進行計算。他開始按下 6 和 0 按鈕。“不,錯了!”我叫道。“我的飛船不是 60 米長,而是 100 米長!”然後我看著他除以時間 0.25。“不,這也錯了,”我叫道。“你的時鐘走慢了!你應該除以 0.417,而不是 0.25!”(0.417 當然是 0.25 x 1.67)我拿起計算器為他進行計算 - 結果卻得到... 100 /(0.417 x 10−6) = 240,000,000 米每秒!所以,無論是誰進行計算,我們都得到了相同的結果。我們每個人都相信對方使用了錯誤的資料,但我們都對答案達成一致!

大回環

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好吧,我很高興!

當我向前看時,我看到過山車正朝一個上下翻轉的環形軌道猛衝過去。

但是關於硬幣還有一點讓我困惑,你說。在一個參照系中,硬幣的兩端如何能同時開始下落,而跳蚤卻看到前端在後端之前開始下落?我不明白。

在左邊,你聽到火車的聲音。這輛火車真的很急,你看著它衝進隧道。你之前看到的火車擁有相同數量的車廂,長度與隧道相同,但現在你並不感到驚訝,因為你看到這輛火車看起來短得多,而且當最後一節車廂消失在視野中時,你並沒有看到引擎出現。

突然,你聽到兩聲巨響。兩團巨大的塵土從鐵路線上隧道的兩端升起。有人——也許是恐怖分子——炸燬了隧道!!片刻之後,火車的引擎衝破了隧道出口處的碎石堆,你驚恐地看著一節一節的車廂撞向殘骸。

看看!整列火車都被完全摧毀了!

是的:它行駛得太快了,比隧道還短。

是的,但是——這難道不只是一種幻覺嗎?火車實際上與隧道長度相同,因此,當最後一節車廂進入隧道的那一刻,引擎就必須從隧道里出來。尺子可能會縮短,時鐘可能會變慢——但是,如果兩件事同時發生——它們,嗯,是同時發生的,對吧?

不一定。基本上,關於同時性的整個概念必須被拋棄,我們必須接受這樣一個殘酷的事實,即

奇怪的結果 5
對於一個觀察者來說,在不同地方但同時發生的事件,對於另一個觀察者來說,可能在不同的時間發生。

但就在那一刻,你的世界開始天翻地覆……

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