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我们来考虑火车上的两个特定的点,火车以速度v在铁路上行驶,现在要研究这两个点之间的距离。我们已经知道,测量一段距离,需要有一个参考物体,以便相对于这个物体量出这段距离的长度。最简单的办法是利用火车本身作为参考物体(坐标系).在火车上的一个观察者测量这段间隔的方法是用他的量杆沿着一条直线(例如沿着车厢的地板)一下一下地量,从一个给定的点到另一个给定的点需要量多少下他就量多少下。那么告诉我们这个量杆需要量多少下的那个数字就是所求的距离。
如果火车上的这段距离需要从铁路线上来判断,那就是另一回事了,这里可以考虑使用下述方法。如果我们把需要求出其距离的火车上的两个点称为A’和B’,那么这两个点是以速度v沿着路基移动的。首先我们需要在路基上确定两个对应点A和B,使其在一特定时刻,恰好各为A’和B’所通过(由路基判断)。路基上的且点和日点可以引用第8节所提出的时间定义来确定,然后再用量杆沿着路基一下一下地量取A、B两点之间的距离。
从先验的观点来看,丝毫不能肯定这次测量的结果会与第一次在火车车厢中
测量的结果完全一样。因此,在路基上量出的火车长度可能与在火车上量出的火车长度不同,这种情况使我们有必要对第6节中从表面上看来是明白的论述提出第二个不同意见。就是,如果在车厢里的人在单位时间内走了一段距离w(在火车上测量的),那么这段距离如果在路基上测量并不一定也等于w。
————《狭义与广义相对论浅说》 阿尔伯特·爱因斯坦
爱因斯坦没有使用以太,他的预言是空间的弯曲引起长度缩短。
长度缩短是从光速不变原理和时间变慢中进一步推理而来的,用公式表达如下(可以跳过)
长度收缩是洛伦兹变换和狭义相对论所描述的现象。当物体高速运动时,观测它沿运动方向的长度会
比相对于物体静止的观测者观测到的长度要短。远低于光速时,长度的缩小量非常小,只有当速度接
近于光速时长度的收缩才能被明显地观察到。静止时长度为L0的物体,以速度v运动时,长度收缩为
![](http://imgsrc.baidu.com/forum/w%3D580/sign=f06e7efdf9039245a1b5e107b795a4a8/6603a8d3fd1f4134a4aa8d4e201f95cad1c85e7a.jpg)
这个公式可以直接从洛伦兹变换中第一个方程中推导而来:
![](http://imgsrc.baidu.com/forum/w%3D580/sign=f75d41039745d688a302b2ac94c37dab/68cefd1f4134970a04ee981f90cad1c8a7865d7a.jpg)
通俗点说,就是一把米尺,以速度v沿着自身长度的方向运动,它就会变短。
如果以很快的速度运动,变短就越来越明显。
这就是 长度收缩,又叫洛伦兹收缩。
有人会说,运动与静止是相对的,以A为参照物,米尺是运动的,所以米尺相对A变短了,
但是米尺自己感受不到。如果说米尺静止,而观察者A相对米尺运动,此时观察者A
的运动方向与原来米尺运动方向相反,就是说米尺不变,而观察者A和地球都变短了!
这里有一个重要的结论:空间是相对的!而不是绝对的。
没有一个完全静止(绝对)的参考系,也就是A可以相对米尺变短,米尺同样相对A变短。
也就是说,时间和空间都不是绝对的,它们同样是相对的。每个人都有自己的时间,和空间。
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![](http://imgsrc.baidu.com/forum/w%3D580/sign=a4e56b88d13f8794d3ff4826e21a0ead/8129970a304e251fa36a6cc8a286c9177f3e537a.jpg)