到底是真实的收缩还是观测效应？

设想一个超光速实验。我手上持有一个木棍（做的尺子）的A端，B端自然下垂。那么，我松手的一瞬间，在A端下落的同时（！！！），B端下落，于是我可以利用一串棍子超光速传递信息或作用。
且慢！
有人提出，棍子不是理想的刚体。正解，高明的想法。棍子结合在一起是用电磁力的。所以在A端下落一点点后，B端才开始下落。
且慢！既然如此，让我们算算B端开始下落时A端的已经落下的距离，这样我们就知道了棍子此时的真实长度！很惊讶的发现，居然这个长度符合洛仑兹变换！这个是真实的收缩！
要命的是，假想A端快到了甚至是以光速下落的地步，那么B端其实是得不到要下落的消息的，直到A端和B端重合的时候才知道，于是，以光速运行时，尺缩为0.
如果真是在运动方向上发生了真实的钟慢尺缩效应，那么，光速不变的测量就有问题了，洛仑兹的解释就又回来了。
当然，在非常接近光速的情况下，又不适用了，因为物体不是可以无限压缩的，就如同在超音速飞行的飞机来看，空气也不是无限可以压缩的一样。迈-莫的实验在地球上做的，地球的速度还不够快，离光速差得太远。

讨论一下。

我认为相对论的观测效应是正确的。
但是这也给我们提个醒，我们在相对论这样一个精确的尺度上，必须考虑物体实际的收缩。虽然这种收缩很微小，可是相对论的效应一样微小呀。

还有质量的是  想过没

质量的增加至少是有一部分真实的成分。可由质能方程解释。
因为运动起来能量的增加是绝对真实的，速度越快当然能量越高，能量增加则质量必然增加。不过会否这种质量变化由洛仑兹变化决定，也就是说到光速的时候有静止质量的物体，其质量变为无限大，还说不好，相对论还需要验证。

在双生子佯谬中，又经过实验，发现其中在飞机上飞了一圈的原子钟和地面相比真的变慢了。可见又不能算是观测效应。可是要是真实的收缩和变慢逻辑上又难以理解，而且，如果是真实的，那洛仑兹又回来了。
到底是怎么回事？我个人认为是观测效应，但是我实在解释不了双生子佯谬！

　　无论是狭义相对论还是广义相对论中的时慢尺缩都与物质的质量成正比，我觉得应该是真实的收缩，因为楼主的例子是木棍从高处掉落到低处，自然是从远离地球的低引力场落到了地球表面的高引力场中，其受到的引力变大了，原子之间的间隙一定是在其本身与重力源中心点的连线方向上有一点点缩小了．同样在狭义相对论中物质在时空中运动速度增加伴随着自身质量同样增加，质量的增加意味着时空场强度的增大，并使其在运动方向上发生了真实的收缩吧，个人认为洛伦兹的观点是对的．

　　虽然质量与时间在相对论中同样都是相对的，但其中隐含了一个最重要的区别，也就是时间与空间的方向，物质在不同引力场中运动其质量会随引力场强度同步增大与减小，但时间的流逝速率虽然也是与引力场强度同步的，但其时间方向却从未发生过变化，物质的时间总是向前方运动的，所以爱因斯坦才说时间是一维的而空间是三维的，因此造成了双生子佯谬的不可逆性吧。如果以光这个相对论中唯一优越的参考系来看狭义相对论中的双生子佯谬就可以解释了。个人观点。::0022::

　　虽然在狭义相对论中认为物体之间相对速度的增加使它们之间的时空坐标轴的相对旋转，造成两物体的存在相对于对方弯曲向时间轴，结果造成它们在对方眼中在三维空间中的投影变短了。比如两艘飞船在同方向上以同样的接近光速行驶，他们之间没有相对运动，那么他们看对方的长度与时间流速率也不会有变化。
　　但是我认为观测到的就是事实，空间收缩造成物质的收缩也应该是真实的，只是同速同向物体之间不止是空间收缩，连他们自己与他们各自携带的尺子也一同收缩了，时间与他们各自携带的钟表速率也是同步膨胀的，所以他们测量到对方的长度与时间流相对于自己仍然是不变的，与广义相对论中对光速不变原理的解释一样，所以我觉得狭义相对论的效应不应该只作为数学理论看待．

[ 本帖最后由 紫月霓裳 于 2007-11-22 22:09 编辑 ]

在关于运动物体在运动方向上的长度缩短效应的认识上，洛伦兹理论和爱因斯坦相对论存在着极不相同的看法。洛伦兹认为，长度缩短肯定是由于运动而引起的收缩，这种缩短是真实的而且是受分子力影响所造成的。爱因斯坦则认为，长度缩短并非真实存在，是人为选择参照系所形成的“测量结果”。争论以相对论占据了上风而告一段落，但至今并未真正终结。有相当一部分物理学家认为，宇宙学的最新发现要求回到绝对时空的观念。如著名物理学家狄拉克对此做出的评论：“以太观念并没有死掉，它只不过是一个还未被发现有什么用的观念，只要基本的问题仍未得到解决，必须记住这里还有一种可能性．．．．．．。从某种意义上说，洛伦兹是正确的而爱因斯坦是错误的，因为爱因斯坦说过的一切，是当时的物理学不可能观测到绝对的零速度。”

当然，目前在理论物理学界都还存在着争论，当然我要各位大大下定死结论有点强人所难，我的意思是看看大家的思路，思路是关键，只是要求开阔一下思路。

记得之前我发过一个贴子:标题是相对论带来的困惑,其中就提到过这一点狭义相对论与广义相对论效应的矛盾.不过当时似乎没有人正面回答这个问题.
       狭义相对论的收缩应该也不是观测效应那么简单,应该是物质真实的收缩了.就像海洋紧贴地球表面上一样,分子间的距离一定被引力拉近了.当引力增大到中子星的程度电子就会被压进原子核形成中子,狭义相对论中的近光速运动可能也会造成与此相同的效应,近光速运动的物质其电子会被运动造成的"时空力"被压进原子核使物质本身变为中子结构,达到光速物质体积收缩为零与黑洞理论中的奇点一样.
       个人认为狭义相对论平直时空中的运动效应可能具有与广义相对论时空引力场效应相同的意义.两个同样的描述时空与物质运动的理论没有理由会存在矛盾.所以狭义相对论中的运动引起的时慢尺缩质增与广义相对论中时空引力场强度增加引起的时慢尺缩质增应该具有相同的意义.只不过在狭义相对论中的参考系以运动状态划分,而在广义相对论中增加了从不同强度引力场势间划分参考系.爱因斯坦认为在不同参考系之间的物质其大小变化是相对的,时间速率变化是相对的,质量增减也是相对的.也就是广义相对论的时空观,认为绝对变化的时空.
        似乎最终的结论落在一个问题上了:发生绝对变化的到底是时空还是物质呢?如果发生绝对变化的不是物质必然是时空本身.如果时空没有变化就一定是物质发生了绝对的变化,目前我们在理论与实验上仍然无法确认我们的宇宙属于哪一种,假如是后者的话引力波恐怕永远都测不到了......

[ 本帖最后由 紫月霓裳 于 2007-12-3 22:10 编辑 ]

原帖由 hjfgcx 于 2007-11-12 23:20 发表

                               
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设想一个超光速实验。我手上持有一个木棍（做的尺子）的A端，B端自然下垂。那么，我松手的一瞬间，在A端下落的同时（！！！），B端下落，于是我可以利用一串棍子超光速传递信息或作用。
且慢！
有人提出，棍子不是理想的刚体。正解，高明的想法。棍 ...

后面讨论的越来越远了，实际上楼主的假想实验并不正确。
关键在于棍子松手后长度的变化并非是洛仑兹变换，而是一个简谐震动。
事实上，可以很简单的计算一下，我不知道楼主发现的符合洛仑兹变换是怎么推出来的，我计算的结果是与重力、弹性模量等参数有关的自由落体叠加简谐震动。
所以之后基于此讨论的内容都不对。

　　楼主应该用木棍一端受力产生运动来做思维实验。因为物体速度越大若要加速就必须对它施加更大的推力，物体在运动方向上所受到自身惯性力的压力就越大，自然会在运动方向上发生收缩。
　　我们可以把思维转换一下，来做第二个思维实验：假设有一个近光速飞行的人在一端拉着木棍运动的话木棍到底是会缩短还是会被拉长呢？在理论上物体似乎应该被自身的惯性力拉长，而狭义相对论认为收缩是观测效应，只与物体与观察者之间的相对速度有关，相对速度越高物质在运动方向上收缩越厉害。可能是狭义相对论的时空结构不完整造成的吧（平直时空不存在引力场，不用考虑物质的质量造成的效应）。
　　而木棍在重力场中下落的实验用狭义相对论解释并不合适，因为狭义相对论适用于物体在平直时空中的理论，而重力本身就属于广义相对论的范畴。我们再用广义相对论的时空结构分析一下，在广义相对论时空中引力场是无处不在的，并且重力场中存在潮汐力，下落过程中的木棍不但不会收缩，反而会被潮汐力拉长，其大小正比于木棍的长度与重力源天体质量，反比于二者之间的距离（与第二个思维实验很相似喔）。其实狭义相对论中的时慢尺缩只是根据光速不变推导出来的理论，目前好像只有对时间膨胀的实验证实，至于物质的收缩是观测效应还是真实收缩还没有实验证实。但上面的思维实验看来真实的收缩在理论上是可能的。
　　其实楼主只是想知道狭义相对论中运动尺缩的物理意义，按照爱因斯坦的观点似乎认为其根本没有物理意义，只是观测效应罢了。可是爱因斯坦凭什么认为狭义相对论中的效应只是数学游戏而广义相对论中的效应才是真实（白矮星与中子星甚至黑洞）呢？
　　个人认为是爱因斯坦在1905年创建狭义相对论时认识的时空结构不完整造成的，而在1915年广义相对论发表时才深刻的理解了并建立了黎曼几何时空结构。

[ 本帖最后由 紫月霓裳 于 2007-12-5 13:56 编辑 ]

多谢，看得这么细。其实我没计算，我大致判断了一下，应当是洛仑兹变换，然后就没计算了。呵呵。看来不细致，就是不行。
不过这里定性的讨论是没大关系的，差距只是数量多少而不是本质，因为如果相对论是观测效应的话，那么应当不依赖于物体的性质，假定为完全刚体，相对论也应当是能说得通的。至少狭义相对论的推导中并没有假设物体必须不是刚体。不过也许紫月mm说得对，可能这问题是在狭义中解决不了，因此无所谓矛盾。我对广义没看过，不发表言论了。有机会再看看广相原文吧，科普是不能作为依据的。

今年没大时间了，明年有时间看看。不过理论上解决这问题很难。或者说根本不可能。
因为观测效应和真实效应，在缺乏其他的观测手段而只能依赖光来辨别的情况下，逻辑上无法用实验来区别。理论上的选择也许是信仰。希望将来有新的观测手段。但是我们总是不能逃脱对观测手段的依赖，可能将来的新观测手段对我们的意义，无非是把拐杖换了一根。

明年也不会轻松，但明年准备考研，这么大一把年纪，就是为了学点东西。考研完了，估计有时间看看。各位都是高人，我感觉没研究清楚之前只能给各位提一些幼稚的问题了。