新相对论
新相对论
新相对论
当物体做高速运动时,对其质量,时间和长度的测量结果会发生明显的变化。如果物体的运动速度为V,把物体的运动方向称为正方向,运动后方称为负方向,光速常量为C。对于正方向的观察者来说,运动物体的时空单位为C-V,对于负方向的观察者来说,其时空单位是C+V。
1. 运动质量的变化
正方向(质量减少) M1=(1-V/C)M0
负正向(质量增加) M2=(1+V/C)M0
当V=C时,负方向质量M=2M0,此时物体全部转化为能量,全部转化为动能,即
E动=1/2M0v2=1/2×2M0V2=M0V2=MC2这就是质能关系式E=mc2
正方向质量M=0,E=0.
在低速运动中,1+v/c≈1,M≈M0,E动=1/2mv2.
2. 运动时间的变化
正方向(时间变快) T1=(1-V/C)T0
负正向(时间变慢) T2=(1+V/C)T0
1-v/c和1+v/c的接近值为√(1-v/c)(1+v/c)=√1-v2/c2 这就是洛仑兹公式和相对论公式。
时间变快和时间变慢可以用来解释μ介子的衰变和消除时钟佯谬。
如果μ介子的速度是0.99c,那么T1=(1-V/C)T0=0.01 T0,时间快了100倍。它的观察生存时间是百万分之二秒,这个时间太短了,无法到达海平面。它实际上是一万分之二秒变快100倍的结果,它的实际生存时间是一万分之一秒,这样它就有足够的时间到达地面。
如果双胞胎中的哥哥在飞船中以接近光速飞行10年,时间比地球慢了9年,然后返回到地球,时间又慢了9年,他就会比弟弟年轻18年,这是不对的。事实上,他离开时的10年的确比弟弟慢了9年,但是再回来的10年里又比弟弟快了9年,这样两个人都过了20年,并没有时间差,也就没有了时间旅行,没有了父亲比儿子还要年轻的奇怪结果。
3. 长度的变化
正方向(长度变短) L1=(1-V/C)L0
负正向(长度变长) L2=(1+V/C)L0
1-v/c和1+v/c的接近值为√(1-v/c)(1+v/c)=√1-v2/c2 这就是洛仑兹公式和相对论公式。
在运动中,质量的增加和减少,时间的变快和变慢,长度的变长与变短是同时存在的,好比我站在赤道向北走一步,距离南极远了一步,距离北极近了一步,两者是同时存在的。这就是物质世界的辩证关系。