相对论第六章:速度误区

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你是否听过这样的说法:伽利略速度变换是相对论速度变换的近似。在速度低的时候,这两个公式差别不大,我们可以使用简单的公式。当速度很高,快接近光速的时候,就必须用相对论的公式了。对比一下这两个公式,这种说法似乎还真有道理。

其实这种说法是不对的,我们来看两个例子就清楚了。

我们知道,π=3.14159...。所以,3.14是π的一个近似,3.1416是一个更好的近似。

如果我们想知道1/2+1/4+1/8+1/16+...等于多少,可以用第一项的1/2做个最粗略的估计。如果需要更准确的结果,就需要多加几项。1/2+1/4,1/2+1/4+1/8,1/2+1/4+1/8+1/16,...,每一个结果都比前面的更准确。

这两个例子告诉我们什么呢?当我们说A是B的近似的时候,有两层意思。第一,A不是准确的结果。第二,按照一定的程序,通常我们可以得出很多A来,以便使其无限接近B。

伽利略速度变换是从哪里来的呢?它是从速度的定义直接得到的。比如说你站在火车站台上,一列列车正以速度v驶离站台,火车上的一个乘客也在以速度w朝车头方向行进。该乘客和你之间的相对速度是多少呢?

经过时间t,火车行驶的距离是vt,乘客走的距离是wt。乘客和你之间距离是这两者之和,也就是vt+wt。根据速度的定义,速度=距离/时间。所以乘客相对于你的速度V=(vt+wt)/t=v+w。

从以上的推导可以看出,伽利略速度变换本身就是准确的结果,它不是任何东西的近似。

至于这两个变换公式之间的内在联系,我们以后还会涉及到。
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本文源于special-relativity.org

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