著名的双生子佯谬

<正>在科学史上,恐怕没有哪一个理论会像相对论这样,引发那么多的"佯谬",双生子佯谬是其中最著名的一个。根据狭义相对论,对静止的观测者来说,运动物体的时钟会变慢。而相对论又认为运动是相对的。那么,有人就感到糊涂了:站在地面上的人认为火车上的人的钟更慢,坐在火车上的人认为地面上的人的钟更慢,到底是谁的钟快、谁的钟慢?人们(包括物理学家)总想不通,于是,便总结出来了一个"双生子佯     

《电动力学》中一个算式的讨论

郭硕鸿先生编写的《电动力学》第五章§3中讨论运动时钟延缓效应(即运动时钟变慢效应)是通过洛仑兹变换得到δ=v/c~2l的(见该书p.229)。这部分教材的分析推理是很清晰、正确的。但有不少同学对该式的导出感到别扭,怀疑它是否正确,有些老师也有类似的看法,为此,本文就这部分内容的分析处理谈谈个人的意见。为了说明运动时钟变慢的相对效应,教材是通过两个作相对运动的参考系∑、∑′上两时钟同地相比时的指示数进行讨论的。在∑系上相距为1的两地有对准了的时钟C_1和C_2,如     

均匀引力场中的计时问题：兼论福克的“时钟佯谬”

本文分别在广义相对论和狭义相对论的基础上,通过对钟在均匀引力场中的原时计算,得出了自由运动的钟在读数上比静止的钟超前还是落后与钟被抛出的投射角有关(临界值为60°)以及原时计算公式在牛顿近似下同样适用于非自由运动等结果.在讨论涉及到引力作用的“时钟佯谬”问题时,结合对福克在这一问题上的论点和计算的评述,作了必要的修改和补充.     

有关时钟效应问题的讨论

在狭义相对论中有这样一个典型问题:一列静止长度为L_0的列车,以恒速度v 驶过静止长度也为L_0并与之平行的站台。在列车上看来,车头b 和车尾a 上两个时钟对准;在站台上看来,站台起点A 和终点B 上的两个时钟也对准,当车头的时钟b 与站台起点的时钟A 相遇时,设b 和A 两处的观察者看到这两个时钟的读数均为t_0。问站台上的观察者看来(1)在该时刻,是否所有时钟均指示t_0?(2)当时钟a、A 相遇时,各时钟的读数是多少?在列车上的观察者所看到的结果呢?这个问题涉及到同时的相对性和时间延缓效应的相对性以及时钟的标准、比较等基本问     

关于时钟佯谬的争论

一、引言 1905年爱因斯坦提出了狭义相对论的基本原理,并进一步预言了运动时钟变慢的效应。爱因斯坦的见解,得到了很多物理学家的赞同,同时也有些人持反对意见,这就引起了一场关于时钟佯谬的争论。二、时钟佯谬的论证爱因斯坦根据光速不变原理和相对性原理认识到不同惯性系测量同一物理事件,所得数据服从洛伦兹变换。如图1,假定时间t=tˊ=0时刻两惯性系K及Kˊ的坐标原点重合,座标轴相互平行,Kˊ系以匀速u沿z轴方向运动,M代表发生的物理事件,按洛伦兹变换:     

狭义相对论中运动物体的表观外形

在相对论中,“测量”和“观察”是截然不同的两个概念。在闵可夫斯基世界中,一个实验者的测量实际上是存在着一个无穷系列的计时的钟,它们分布在全空间,彼此保持静止和同步。一个事件的空间——时间坐标(x、y、z、t),可以由位于该事件地点(x、y、z)的时钟在事件发生的时刻(t)记录下来。一个实验者,把全部的空间——时间的记录集合起来,才能够得到测量的结果,然后进行分析研究。可以想象,在每个惯性参考系中都有这样一个钟的无穷系列以及这样的一个实验工作者。在S惯性参考系中的实验工作者测量得到某一物理事件的空间——时间坐标与在S′惯性参考系中的另一实验工作者测量得到的同一物     

对MΦller“时钟佯谬”论述的讨论

在取运动的钟为参考系来讨论Mφller提出的一个“时钟佯谬”实例时,不论用时轴正交坐标系进行计算,还是用更一般的度规进行计算,都出现“静止”钟的时间突变.本文分析这一时间突变的产生原因和消除方法.     

高速运动方格的表观形象

高速运动方格的表观形象鲍世远，雷桂林，谷震槐（甘肃教育学院）（物理系）第一作者简介鲍世远，男，４６岁。甘肃教育学院物理系讲师。中图分类号Ｏ４１２根据狭义相对论原理，运动的尺缩短，钟变慢。而静止的观察者“看到”的尺却不一定缩短，文献［１］中，动尺即使缩...     

时钟佯谬的理论处理

本文首先简要地介绍了狭义相对论中出现的“时钟佯谬”,然后在纯狭义相对论范围进行了讨论。最后在通过飞行时钟参考系中利用广义相对论的理论,解爱因斯坦场方程和自由质点运动的测地线方程,得到在飞行时钟被加速的期间地球上时钟所走的时间,其结果与地球时钟参考系(惯性系)上利用狭义相对论计算出的结果完全一致,从而在理论上较为满意地消除了“时钟佯谬”。     

对一个运动追及问题的商榷

[引言] 运动追及最显著的特征是:运动的同时性及运动追及完成时刻物体位置的一致性,即运动追及问题,物体在追及过程中时间、位移和速度具有相关属性。因此在求解运动追及问题时,必须深入分析和把握这种相关属性,才能理通思路顺利完成题解过程。高中复习丛书《物理》(辛丁,草根等编著。原子能出版社出版,1985年P53—54)     

BDS/GPS实时钟差估计及其精度分析

全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)实时精密单点定位(precise point positioning, PPP)具有实时、广域定位的优点,目前在应用中存在实时钟差估计精度低的问题。文章利用平方根信息滤波(square root information filter, SRIF)实现实时卫星钟差滤波估计,采用全球80个国际GNSS服务(International GNSS Service, IGS)和多模GNSS试验跟踪网(Multi-GNSS Experiment, MGEX)的测站数据进行实时估钟,估钟结果与德国地球科学研究中心(GeoForschungsZentrum, GFZ)事后钟差进行对比,GPS钟差精度约为0.27 ns,北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit, GEO)卫星为1.37 ns,倾斜地球同步轨道(Inclined Geosynchronous Orbit, IGSO)卫星...     

直线运动火源扩散火焰结构特征的试验研究

运动火源燃烧引起的空气湍动受火源运动和燃烧双重影响,导致其火焰结构变得更加复杂。采用数字摄像系统,对风洞中直线运动蜡烛火源的扩散燃烧过程进行了拍摄。运用图像对比和一阶Robert算子边缘检测,对火焰结构的静态特征和动态特征进行了分析,以探究直线运动火源扩散火焰结构特征,及其与绝对静止扩散火焰结构的内在物理本质区别。研究结果表明:风洞内做直线运动的蜡烛在火源燃烧的过程中,蜡烛运动速度会对流动、传热和燃烧产生明显影响,从而引起火焰形状、边缘和面积均发生规律性变化。通过对火源相对静止和绝对静止的对比发现:火源运动与外界风速引起的火焰面形态变化不是完全等效的,即移动火源与静止火源燃烧产生的火焰结构存在差异,采用相对运动概念来分析移动火源扩散火焰结构特征,可能与实际情况不吻合。     

不平衡发展和共同富裕──从不平衡和平衡的辩证统一中来认识东部和中西部地区的矛盾

马克思主义哲学认为,任何运动都有不平衡和平衡两种状态。不平衡是指矛盾双方处于激烈变动的状态,平衡是指矛盾双方处于相对稳定的状态。恩格斯在说明物质运动的形式时指出："平衡是和运动分不开的。在天体的运动中是平衡中的运动和运动中的平衡（相对的）。但是,任何特殊相对的运动,即这里在一个运动着的天体上的个别物体的任何个别运动,都是为了确立相对静止即平衡的一种能力。物体的相对静止的可能性、暂时的平衡状态的可能性,是物质分化的根本条件,因而也是生命的根本条件。"[1]这就是说平衡是有条件的、相对的,是事物存在和发…     

天文学上说星系离我们50亿光年，它离我们的距离就是光速乘以50亿年么？是否还需要算上宇宙膨胀呢？

正A:在宇宙尺度上,我们必须引入相对论的时空观重新审视天体之间的距离。在相对论里,不同参考系中的观察者看同一个时钟,所看到的时间读数是不同的。为解决这个问题,需要引入固有时(propertime,也称原时)概念,它是指与观测对象处于同一位置的时钟所能测得的唯一时间。在讨论相关问题时统一取固有时,就不会再为参考系而烦恼如何表述时间了。     

时钟校准过程中的组合钟差预报模型

时间同步技术在分布式系统中应用广泛,时钟校准是时间同步的前提。针对时间校准过程中所需的时间信号可能出现传递失效等问题,在时间校准过程中引入钟差预报技术。同时为提高钟差预报模型的预报精度,提出一种GM-BP神经网络的钟差预报组合模型,首先利用已测钟差数据建立多个不同维数的GM(1,1)钟差预报模型,并对某时段的钟差进行预报,发挥多个不同GM(1,1)模型的优点;然后利用训练好的BP神经网络对预报结果进行非线性组合,最终的预报结果为BP神经网络非线性组合后的钟差。利用衰减器模拟对流层散射信道,设计对流层散射单向时钟校准试验,利用试验过程中实测的钟差数据进行组合模型精度验证。仿真结果表明,组合模型较单一预报模型,预报误差更加平稳,精度上提高53%~95%。     

狭义相对论被争论100多年的主要原因

光速不变假设及其数学方程在观测者相对光源静止的情况能得到实际测量的支持,在观测者相对光源运动的情况得不到实际测量的支持,因此光速不变假设是一半写真一半虚构的"双面怪物".洛仑兹变换并非两个参照系的观测者使用自己所持时钟和量尺独立测定的同一事件的坐标关系和时间关系,洛仑兹变换来源于两个参照系的光速不变假设,却不支持光速不变假设在两个参照系同时成立.     

复摆钟相对论钟慢效应的研究

研究复摆钟在相对论运动下的钟慢效应和复摆钟发生钟慢效应的内在机制.结果表明,复摆钟整体沿水平方向运动的钟慢效应是因为动力学机制发生了变化;而沿垂直方向运动的钟慢效应,既与动力学机制的变化有关,也与运动学机制的变化有关.一般情况下,无论复摆钟朝什么方向运动,都将发生钟慢效应.两惯性系相对速度一定时,运动的复摆钟都比静止的钟慢了一个相同的因子.     

相对论中的一个矛盾问题及分析

在由洛仑兹变换推证动量守恒定律在不同惯性系中具有相同的数学形式过程中，提出了一个推导中的矛盾，通过对这一矛盾的分析，说明同一物体不仅运动时的质量与静止时的质量不同，而且不同情况下的静止质量也是不同的。进而对几种情况下物体的静止质量做了说明，强调在相对论中，对静质量的处理，不能一概而论，必须具体问题具体分析。     

移动扩散燃烧火焰的实验及数值模拟

在不同工况下对直线运动下的扩散燃烧火焰进行了实验,并运用Fluent软件进行数值模拟对比分析.结果表明:火源自身的运动对燃烧火焰影响较大,风速为0 m/s时,火焰向火源运动的相反方向倾斜,火焰偏角随火源速度的增加而增大,当火源速度为0.36、0.44、0.55 m/s时,火焰偏角分别为36°、47°和60°;相对速度相同时,风作用和车运动下火焰向同一方向偏转,但火焰形态差异明显;由于绝对静止比相对静止的火焰散热快,故绝对静止火焰的燃烧温度更低;与绝对静止工况下的火焰相比,相对静止下的火焰形态发生偏移,方向与火源运动方向相反,且燃烧温度更高.由于内在影响和火焰形态都截然不同,故移动扩散燃烧火焰不能用相对运动的概念来简单分析.     

运动和静止的关系新解

长期以来,理论界对运动和静止的关系,流行着这样的看法:运动是绝对的,静止是相对的,物质运动是绝对运动和相对静止的统一。我认为这种说法不正确。任何运动,既是绝对的,也是相对的。静止除了相对性外,还有绝对性一面。运动和静止互相依存、互相转化,是对立的统一,但两者不存在绝对和相对关系。