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作者mantour.bbs@ptt.cc (朱子) 看板: physics
標題Re: [題目]相對論的同時性
時間批踢踢實業 (2008/03/09 Sun 21:32:22)
※ 引述《jsun2 (jsun)》之銘言:
: [領域]                             (題目相關領域)
: 高一基礎物理
: [來源]                             (課本習題、考古題、參考書...)
: 課本
: [題目]
: 狹義相對論認為同時性和觀察者有關
: 同一件事情對不同觀察者而言可能認為是同時或不同時
: 高一基礎物理課本舉的例子是說:
: 一台等速前進的列車中間發出一道光訊號
: 對車上的人而言,光訊號同時抵達車頭與車尾。
: 但對車外的人而言,卻是光訊號卻是先抵達車尾,再抵達車頭。
: 這沒有矛盾嗎?
: [瓶頸]                             (寫寫自己的想法,方便大家為你解答)
: 如果我們令車頭車尾各有一太陽能板,
: 光照到其中 一個 太陽能板 會產生光電流I,
: 若光電流為2I則令車上的炸彈引爆。
: 對車上的觀察者而言,光同時照到車前車後的太陽能板,
: 因此產生光電流2I,所以車子會引爆。
: 對車外的觀察者而言,光訊號 是 先後 照到車前車後的太陽能板,
: 因此產生光電流為I,沒有任一瞬間的電流值等於2I,所以車子是安全的。
: 這個比喻,要如何解釋呢?
: 謝謝各位板上的大大~~


會有這種矛盾是因為你沒有考慮「這樣的機關要怎麼制作」的問題

最簡單的設計是把這兩個太陽能板並聯

            ----------------------
           |                      |
 ---------------------            |
|                     |           |
A                     B           |
|                     |           |
 ---------------------            |
           |                      |
           G ---------------------

注意這裡的設定是,「當通過G的電流到達2I時,炸彈會爆炸」

而不是「當A、B同時照到光時,炸彈會爆炸」

這是因為從A照到光,到G偵測到電流的變化,是有時間差的

而這個時間差,在不同座標下,是不同的

因此假如你把機關設計成,

在相對於列車靜止的坐標中,A和B同時照到光,訊號同時傳到G

使得G感應到2I的電流, 炸彈爆炸

則在相對列車有速度v的坐標中(如地面),會看到,A和B不同時照到光

但訊號同時傳到G,使炸彈爆炸

上面是以電路做傳遞訊號的媒介,但是無論你用其他什麼設計,都無法改變

訊號傳到G所需的時間會因坐標不同而不同的事實

結論是:

「當A、B同時照到光時,炸彈會爆炸」這樣的機關根本做不出來

這是因為「A、B同時照到光這件事本身不是絕對的」這個事實

我們應該用這樣的機關存在會導致矛盾來證明這樣的機關作不出來,而不是假設

一個根本做不出來的機關去否定一個已知的事實

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