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物体位置随时间变化的轨迹相对于静止系和运动系是不同的/14

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  • 2017-11-18 10:04:03

爱因斯坦:我们要完全避开“空间”这一模糊的字眼,我们必须老实承认,对于“空间”一词,我们无法构成丝毫概念;因此我们代之以“相对于在实际上可看作刚性的一个参考物体的运动”。关于相对于参考物体(火车车厢或铁路路基)的位置,在前节中已作了详细的规定。如果我们引人“坐标系”这个有利于数学描述的观念来代替“参考物体”,我们就可以说,石块相对于与车厢牢固地连接在一起的坐标系走过了一条直线,但相对于与地面(路基)牢固地连接在一起的坐标系,则石块走过了一条抛物线,借助于这一实例可以清楚地知道不会有独立存在的轨线(字面意义是“路程——曲线”);而只有相对于特定的参考物体的轨线。


《狭义与广义相对论浅说》第一部分狭义相对论 3.经典力学中的空间和时间

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  1.“空间”并不是一个“模糊的字眼”,而是一个清楚明确的字眼,它所表达的是我们无法“避开”的现实——各种客观事物存在着,它们的存在有一定的范围,它们存在的范围有大小之分,对于事物存在范围的大小我们用“空间”一词来表达,而对于“空间”一词,我们所形成的概念是事物存在范围大小的概念,爱因斯坦说什么“对于‘空间’一词,我们无法构成丝毫概念”,这完全是在撒谎。

  2.“相对于在实际上可看作刚性的一个参考物体的运动”是指事物在空间中位置的变化,并不是指事物存在范围的大小即空间,爱因斯坦用前者来取代后者是错误的。

  3.“相对于参考物体(火车车厢或铁路路基)的位置”这种说法是模糊的、不确切的。火车车厢里或铁路路基上有无数个位置,到底是相对于哪个位置?确切的说法是:相对于火车车厢里某点的位置或相对于铁路路基上某点的位置。

  4.“与车厢牢固地连接在一起的坐标系”相对于“与地面(路基)牢固地连接在一起的坐标系”运动,后者是静止的,前者是运动的,前者相对于后者的速度是牵连速度v_0。当“我站在车厢窗口松手丢下(不是用力投掷)一块石头”时,“石块相对于与车厢牢固地连接在一起的坐标系”的速度是相对速度v',“但相对于与地面(路基)牢固地连接在一起的坐标系”的速度是绝对速度v,根据速度合成法则,牵连速度与相对速度之和等于绝对速度,所以我们有

v_0v'v

  由于v_0≠0,所以v'v,这说明“石块相对于与车厢牢固地连接在一起的坐标系”的速度与它“相对于与地面(路基)牢固地连接在一起的坐标系”的速度并不等同,所以石块相对于这两个坐标系的位置随时间变化的轨迹也就不等同,“石块相对于与车厢牢固地连接在一起的坐标系走过了一条直线,但相对于与地面(路基)牢固地连接在一起的坐标系,则石块走过了一条抛物线”。可见物体位置随时间变化的轨迹相对于静止参照系(“与地面牢固地连接在一起的坐标系”)和相对于运动参照系(“与车厢牢固地连接在一起的坐标系”)是不同的。参阅下文:




附释:

  

  如果一个物体相对于两个参照系S和S'运动,则这两个参照系中必有一个是静止系,另一个是运动系,如果S系是静止系,则S'系是运动系,反之,如果S'系是静止系,则S系是运动系。该物体相对于静止系的速度是绝对速度v,相对于运动系的速度是相对速度v',运动系相对于静止系的速度是牵连速度v_0,根据向量合成规律,绝对速度v等于相对速度v'与牵连速度v_0之和,即

vv'v_0

  参照系不同,在不同的参照系所观察到的物体速度和运动轨迹就不同,在运动系(火车上)所观察到的石头速度是相对速度v',运动轨迹是一条竖直向下的直线,而在静止系(地面上)所观察到的石头速度是绝对速度v,运动轨迹是一条抛物线。



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