爱因斯坦把x'=ct'说成“参照坐标系K'”是错误的

B站影视 2025-01-13 08:02 2

摘要:爱因斯坦:通过下述例示,我们可以很容易地看到,按照洛伦兹变换,无论对于参考物体K还是对于参考物体K',真空中光的传播定律都是被满足的。例如沿着正x轴发出一个光信号,这个光刺激按照下列方程前进

爱因斯坦:通过下述例示,我们可以很容易地看到,按照洛伦兹变换,无论对于参考物体K还是对于参考物体K',真空中光的传播定律都是被满足的。例如沿着正x轴发出一个光信号,这个光刺激按照下列方程前进

亦即以速度c前进。按照洛伦兹变换方程,x和t之间有了这个简单的关系,则在x'和t'之间当然也存在着一个相应的关系,事实也正是如此:把x的值ct代入洛伦兹变换的第一个和第四个方程中,我们就得到:

x'=(c-v)t/√(1-v²/c²)

y'=y

z'=z

t'=(1-v/c)t/√(1-v²/c²)

这两方程相除,即直接得出下式:

x'=ct'

亦即参照坐标系K',光的传播应当按照此方程式进行,由此我们看到,光相对于参考物体K'的传播速度同样也是等于c。对于沿着任何其他方向传播的光线我们也得到同样的结果。当然,这一点是不足为奇的,因为洛伦兹变换方程就是依据这个观点推导出来的。

《狭义与广义相对论浅说》第一部分狭义相对论11.洛伦兹变换

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1.爱因斯坦所谓“真空中光的传播定律”歪曲了光速是向量以及光速作为向量可变的事实,是错误的。事实上光速是向量,光速作为向量对于参考物体K和参考物体K'是不同的。如图,

参考物体K'相对于参考物体K作惯性运动,参考物体K是静止系,参考物体K'是运动系,如果光源在K系的原点O“沿着正x轴发出一个光信号”,那么该光信号相对于K系的速度是绝对光速c,经过时间t光信号到达位于X轴上P点的观察者,其位移是

O→P=ct……(1)

该式在X轴上的投影是

假设光源在K'系的原点O',由于K'系相对于K系以速度v运动,所以光源发出的光相对于K'系的速度是相对光速c',根据速度合成法则,我们有

cvc'……(2)

在时间t内,K'系原点O'的位移是

O→O'=vt……(3)

O'→P=O→P-O→O'

将(1)(3)两式代入得

O'→P=ct-vt=(c-v)t

由(2)式可知

O'→P=c't

该式在X'轴上的投影是

x'=c't

这就是说,参照坐标系K',光的传播应当按照此方程式进行,而并非象爱因斯坦说的那样是按照方程式x'=ct'进行。由此我们看到,光相对于参考物体K'的传播速度c'和相对于参考物体K的传播速度c是不同的,即使两者的方向相同,其大小也不同,光速c的大小是

c=|x|/t

而光速c'的大小是

c'=|x'|/t

由于|x'|≠|x|,所以c'≠c,可见爱因斯坦断言光相对于参考物体K'和相对于参考物体K的传播速度“同样等于c”是错误的,这一断言对于沿着任何其他方向传播的光来说也同样是错误的。

其实方程x'=ct'并非“参照坐标系K'”,而是参照坐标系K,这是因为位于O'点的光源发出的光相对于K系的速度即位于P点的观察者所观察到的光速是视光速c₀,对于他来说,光经过位移O'→P所经历的时间并不是t,而是

t'=O'→P/c

O'→P=c₀t'

该式在X'轴上的投影是

x'=ct'

这就是光的传播参照坐标系K的方程式。

综上所述,光传播的方程式有三个,一个是x=ct,它是向量式O→P=ct在X轴上的投影;另一个是x'=c't,它是向量式O'→P=c't在X'轴上的投影;第三个是x'=ct',它是向量式O'→P=c₀t'在X'轴上的投影。其中x=ct和x'=ct'是参照坐标系K的,而x'=c't是参照坐标系K'的,爱因斯坦把x'=ct'说成“参照坐标系K'”是错误的。

2.事实上对于沿任何其他方向传播的光来说,光相对于参考物体K和参考物体K'的传播速度也是根本不同的:相对于参考物体K,光的传播速度是绝对光速c和视光速c₀,前者是相对于参考物体K静止的光源发出的光相对于参考物体K的传播速度,后者是相对于参考物体K运动的光源发出的光相对于参考物体K的传播速度,它们的方向不同,但大小相等;而相对于参考物体K运动的光源发出的光相对于光源的传播速度是相对光速c',它的方向虽然和视光速c₀相同,但大小并不相等。

绝对光速c、光源速度v和相对光速c'满足以下关系:

来源:真理论者

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