前面幾期文章中,我詳細給大家講解了洛倫茲變換如何面對相同事件下,從一個參考系下的坐标,算出另一個參考系下的坐标。這裡我需要再次強調下,這裡的坐标包含四個維度(x,y,z,t),描述一個物體當前狀态隻需要這四個維度的信息足夠了。我們還是先給出洛倫茲變換公式的“時間變換公式”:
上一期文章中,我們令v=0和v=c,分别讨論了這兩個極端情況下t'的值,發現運動中的參考系居然時間會延時,也就是同一個事件在靜止參考系下看假設是第5秒發生,在運動的參考系下看可能是9999年發生的,運動的參考系居然會延時這麼久。
當然洛倫茲變換的背景知識再簡單重複下,等式左邊的t'就是在運動參考系下看某事件發生的時間,等式右邊的t是在靜止參考系下該事件發生的時機,x是靜止參考系下該事件的空間坐标,v是兩個參考系的相對速度,c是光速。當t=0時,兩個參考系重合(也就是原點重合)。
有了以上背景我們繼續觀察這個公式,發現:運動參考系的延時效應,可不僅僅和兩個參考系的相對速度v有關,還和x有關,也就是和事件發生的地點有關。而且等式右邊分子的值還有可能是負數,而根号下面的數肯定是正數(意味着分母肯定是正數),這樣一來計算出的t'豈不是變成負值了?
時間變成負數意味着什麼,意味着時間倒流了,難道狹義相對論會告訴你時間可以倒流?
其實問題的關鍵在于,速度雖然有上限c,但是x可以是無窮大,這樣一來t減去一個無窮大的數,就會變成一個負數,導緻洛倫茲變換得出奇葩結論。破解這個bug的核心是:其實x是不可以太大的?
有人可能會有疑問,x是這個事件發生的地點,這個地點的距離為啥不能太大?其實洛倫茲變換的曆史背景中有一條,就是在靜止參考系下看這個事件,發現是第t時‘’刻發生的。這句話就意味着說這個事件發生的距離不能超過c乘以t,因為一旦超過了這個距離,這個事件發生後,要想知道他在靜止參考系下的第t時刻發生,根本不可能,因為距離超過這個範圍,就算是以光速趕過來通知你事件已發生,也需要花大于t的時間才行,所以有了這個限制條件,等式右邊也就不可能為負數了。
通過以上分析,我們可以看出,洛倫茲變換的“時間變換公式”,可以得出結論:運動的參考系看同一個事件,會發現這個事件發生的時間有延時。但是這個延時效應不僅僅和兩個參考系相對速度v有關,還和事件在靜止參考系下發生的距離有關,這個距離會引發一個非常奇妙的現象,我們下期再談。我是頭條号《小彭來給您解惑》,如果喜歡我的文章可以關注我,如果對文章有異議可以留言評論。
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