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铁的数学逻辑并非游戏, 相对时间不再神秘了!
“设S′系以速度u相对以S系沿X轴正方向运动,在t′ = t = 0 时刻两坐标系的原点O,O′ 重合。这时从共同的原点发出一光信号。经一段时间后,S′的原点到达图(20-5)所示位置,光信号的波阵面沿X轴的方向到达P点。自S系和S′系分别观察到P点的坐标各为[1]
x = ct,y = 0,z = 0 (自S系观察) (1)
x′ = c t′ ,y ′= 0,z′ = 0 (自S′系观察) (2)”
为了总光速能在坐标系中表达,我们把式(1),式(2)中的x和x′ 表示为
x = ct (3)
x′ = ct′ (4)
我们还能把x表示为t′和x′的线性组合
x =a x′+ b t′ = ct (5)
式中
a,b —— 待定常数
“自S系观察,在t时刻,对x′= 0的点应有x = ut” ,由式(5)有
b t′= ut (6)
把式(6)代入式(5)得到
x =a x′+ ut =(u + c*)t = ct (7)
式中
c*= a x′/t(等量替换公理) (8)
由式(7)得到
c = u + c* (9)
式(9),就是总光速在坐标系中的一种表达式。在式(9)两边求平方有
c^2 = u^2 + 2 c* u + c* ^2 = u^2 + c′^2 (10)
式中
c′ = c(1- u^2/ c^2)^1/2 (11)
c′^2 = 2 c* u + c* ^2 = 2c c* - c* ^2 (12)
有了c*,c′,式(3)可改成
∆x = c∆t = c*∆t* = c′ ∆t′ =常数 (13)
由式(11),式(13)可得到时间相对性公式
∆t′ = ∆t /(1- u^2/ c^2)^1/2 (14)
式中
u —— 坐标运动速度
c* —— 在固有时间条件下的相对光速
c′ —— 导出光速(相对光速)
式(10)是总光速在坐标系中的又一种表达式。
由式(9),式(13)可得到另一种时间相对性公式
∆t* = ∆t /(1- u/ c) (15)
∆t′用式(15)形式表示有
∆t′ = ∆t /(1- u׳/ c) (16)
式中
u׳ = c – c(1- u^2/ c^2)^1/2 (17)
铁的数学逻辑并非游戏, 相对时间不再神秘!
参考文献
[1] 程守洙,江之永编,王志符,朱泳春等修订,普通物理学(3),高等教育出版社,1982。
[2] 廖铭声,流体不变论,上海科学技术文献出版社,1993.
[3] 廖铭声, 相对声速与多普勒效应,广西物理,2000(3)。
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