為什麼狹義相對論理解起來很困難?本徵和非本徵有啥區別?

2021-01-11 小彭來給您解惑

關於狹義相對論,裡面其實有很多概念需要明白,如果不明白就會出現理解一些運動的物理過程,變得十分困難,其中有兩個概念必須要懂:本徵時間和本徵長度,當然也對應非本徵時間和非本徵長度。

什麼是本徵時間和本徵長度的,就是這個物體靜止時花費的時間和物體的長度。當我說這個物體靜止,其實我已經暗含了一個邏輯前提,那就是我已經為這個物體選擇了一個參考系,使得這個物體處於靜止狀態。大家都知道,運動是絕對的,靜止是相對的,當我換一個參考系,原來靜止的物體,就會變得運動。

舉個例子來說明,一列火車靜止於地面,車裡有個人跳起來又落到車上,地面人計算花了10s,同時地面人計算火車長度是15m。這裡的的10s就是火車以地面為參考系的本徵時間,15米就是火車以地面為參考系的本徵長度。一句話,本徵時間和長度都與靜止有關,而是否靜止又與選擇的參考系有關。

當火車以1/2c光速前進,此時地面人發現火車長度只有3m,車裡人跳躍過程,是20年。這裡的3m就是非本徵長度,這裡的20年也是非本徵時間。

所以大家看出傳統牛頓力學和相對論的差別沒?傳統牛頓力學認為:本徵時間=非本徵時間,本徵長度=非本徵長度。而狹義相對論認為本徵時間≠非本徵時間,本徵長度≠非本徵長度。

一旦本徵時間≠非本徵時間,本徵長度≠非本徵長度,那實際計算物理過程,就會變得非常複雜了,就算是一些簡單的物理過程,也會讓大家暈頭轉向,把參考系來回切換,本身就是一個反常規的思考方法。尤其是「本徵=非本徵」這種思想,早就已經深入人心,計算帶著這種深入人心的思維,基本沒法算了。大家在理解狹義相對論的時候,一定要把「本徵≠非本徵」這種思想時刻記住,讓他慢慢成為你思維上的習慣,這樣你在計算相對論效應時,就會覺得一切非常合理自然。

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