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1.10 距离的相对性

一列火车以速度 v 在铁轨上匀速行驶,火车上两个特定的点之间的距离要如何确定呢?我们知道,如果想要测量出一段距离的长短,就要有相对应的参考物。在这个例子中,火车是最好的参考物 (坐标系) ,火车上的观察者一般用量杆沿着一条直线 (如车厢的地板) 一步步去测量两个定点之间的距离,从一个定点到另一个定点用量杆测量的次数等于我们想要求出的距离。

在火车上测量两个点之间的距离,不同于在铁轨上测量同样的距离,我们可以用下面的方法来测量。我们假设火车上的两个定点是A 1 、B 1 ,那么,相对于铁路路基来说,这两个点的移动速度是 v 。首先,我们需要在铁路路基上确定一个时刻,这个时刻从铁路路基上判断的A 1 和B 1 两个点对应着A点和B点,可以用本章第八节中的时间定义去确定铁路路基上的A点和B点,然后用量杆测量线段AB之间的距离。

从前面的论述中可以得知,这次测量的结果和第一次测量的结果不一定完全相同。因此,在铁路路基上测量的长度和在火车上测量的长度也许不同,这是我们对本章第六节中表面看来毫无问题的论述的第二个不同看法。第一个是前面说过的,如果车厢中的乘客用1秒钟走过的距离是 w ,那么,对于铁路路基来说,这段距离也许不是 w

1.10 距离的相对性

附 乱弹

在这一节中,爱因斯坦并没有用物理语言对他所了解的距离收缩效应进行描述。他提出了从铁路路基上去测量火车上的某段距离的“方法”,从本质上来说,这种方法和我们在绝对时空观基础上建立起来的方法一样。他可能太高估“普通人”的理解能力了,所以没有具体地解释如何用本章第八节(物理学中的时间观)中的时间定义确定“铁路路基上的A、B两个点”,而某些人的看法是,本章第八节中给出的时间定义和经典物理学中的时间定义没有什么不同之处。爱因斯坦得出了这样的结论:“在铁路路基上测量的长度也许不等于在火车上测量的长度。”这句话很有道理,因为有时候会测量得长一些,有时候又会测量得短一些,所以无法确定这个描述的实质意义,也就是难以看出这个描述和长度收缩效应之间存在着什么关系。因此,爱因斯坦本人是不是能够从物理角度去理解长度收缩效应,这一点无法确定。

距离的定义

《辞海》(1999年版)中为“距离”下的定义是:①两处相隔的长度;②几何学中的一个基本概念。当对象不同时,规定也会有所不同。例如,在欧几里得几何中,两点之间的距离指的是这两个点之间的直线段的长度。从一个点到一条直线或者一个平面的距离指的是这一点到这条直线或者这个平面的垂线段的长度;两条平行线或者两个平面之间的距离指的是它们之间的公共垂线段的长度。对于球面来说,两个点之间的距离指的是经过这两个点的大圆的弧线长度。还可以把距离的概念进一步扩展到一般的数学对象上。 oV2dPcf9a7fC6B3S8cHalBnQJlivc2OskUKEaC150hpVoytMhCm4hojSNDi0Y7m6

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