假如兩艘飛船以0 5C背離飛行,中間有個慣性系觀察者,觀察者時間過了1s,此時兩艘飛船的距離是多少?

時間 2021-05-12 05:40:33

1樓:野生年華

在相對論中,要注意一點就是,所謂的物體不能超過光速。

是指物體針對於你這個座標系不能超過光速

所以,對於你這個座標系來說,任意的兩個點,每乙個瞬間,都不會以超過兩倍的光速遠離或者接近

由於物體針對於你這個座標系不能超過光速,我們可以可以產生乙個推論,任何乙個物體,針對於任何乙個座標系,都不能超過光速。

其他人的計算很明白了,不再重複。

2樓:張冠偉

到「飛船1相對飛船2的速度為0.8c」,為止,論述是正確的。

下一句話中,「飛船測量的飛行時間為T=S/V=1.25s」存在錯誤。

飛船無法按照要求測出飛行時間。

首先,在飛船1參考係中,飛船1速度為0,飛船2速度為0.8c,觀察者速度為0.5c。

那麼就有以下時空座標:

飛船1座標為(0, t),飛船2座標為(0.8ct, t),觀察者座標為(0.5ct, t)

可以看出,實際上觀察者不再處於兩個飛船的中點。

在觀察者參考係中,飛船可以分別同時抵達A,C,但是在飛船1參考係中,兩飛船不再能夠同時抵達A、C。

由於尺縮效應,A、C與觀察者之間的距離需要乘以 ,

得到距離為 =0.433c.

因此飛船1先在t=0.433/0.5=0.

866s時抵達A,飛船2再在t=0.433/(0.8-0.

5)=1.443s 時抵達C,中間相差0.577s.

綜上,在飛船中,無法測出題目所要求的時間,因為兩飛船不再能同時抵達A、C。

如果僅要求兩飛船在各自參考係中,相距對方飛行了1c=2v後,報出所計時間,那麼題目中所說的1.25s是可以使用的。不過此時的兩飛船並不在A、C兩處。

飛船1參考係中的1.25s,經過鐘慢效應變換後,需要除以 ,得到為觀察者參考係的 =1.443s。

因此觀察者參考係中,兩飛船均在移動了 =0.722c的距離後,才報出時間。這個距離顯然是超出了A、C兩點的位置。

但是這個0.722c的距離,通過尺縮效應換算至飛船1參考係後,可以發現距離變成了0.625c(即 );而飛船1參考係中,經過時間為1.

25s,那麼此時飛船1相距觀察者為0.625c(即 )的距離。兩個距離是一致的。

說明上述過程沒有矛盾。

在飛船1參考係中,飛船2遠離觀察者的「速度」比自己慢;而在飛船2參考係中,則是飛船1遠離觀察者的「速度」比自己慢。因此,兩個飛船的視角中,均是需要自己走得比對方更多,才能使得總距離等於1c(即2v),之後報出時間。所以,自己報時的時候,必然已經走過了A點或C點。

如果想直接得出1.25s,而不借助於速度變換,那麼我們可以使用暴力列出所有座標點,之後列方程得到表示式。

其中存在:

由洛倫茲變換,有:

到此為止,找一下我們需要的關係式:

即:可以解出:

這個公式的應用條件是:

S'系中,兩個相同速度v,相反方向運動的物體,在自己的參考係S中相對運動了 的距離後,所需的時間t。

代入 後可以得到t=1.25s。

實際上,此時:

即為速度變換式,相當於我們剛剛推導了一遍該式。

如果v<

即經典時空觀的公式。

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