关于时钟佯谬

本文回顾了广义相对论（ＧＲ）中解决时钟佯谬的方案，并指出了狭义相对论中解决此问题的关键所在。     

再论狭义相对论中“观测”与“看见”的差别──时钟佯谬的时空图表示法

本文以时钟佯谬为例，阐明了在运动时钟问题中“观测记录”与“视觉读数”之差异，再一次澄清了狭义相对论中“观测”与“看见”两个概念的区别，并在讨论中强调了用狭义相对论解释时钟佯谬的关键所在．     

相对论的几何表述

通俗地简介了微分几何的入门知识，对狭义相对论几何表述的基本概念作了介绍，较详尽用四维几何语言剖析了“尺缩”“钟慢”和双子效应，地其中的某些误解作了澄清，还简介了广义相对论的入门知识，重点说明为什么引力是时空弯曲的表现，在澄清对等效原理的误解上也略费了笔墨，简介了狭义相对论和广州相对论的划界标准，明确指出了双子佯谬纯属狭义相对论范畴。     

相对论的几何表述①

通俗地简介了微分几何的入门知识,对狭义相对论几何表述中的基本概念作了介绍.较详尽地用四维几何语言剖析了"尺缩"、"钟慢"和双子效应,对其中的某些误解作了澄清.还简介了广义相对论的入门知识,重点说明为什么引力是时空弯曲的表现.在澄清对等效原理的误解上也略费了笔墨.简介了狭义相对论和广义相对论的划界标准,明确指出双子佯谬纯属狭义相对论范畴.     

狭义相对论中的与门佯谬

提出了一个所谓“与门佯谬”问题,并利用狭义相对论进行了详细的分析和计算,消除和此佯谬。     

关于“横竿佯谬”的讨论

分析、探讨了狭义相对论中的“横竿佯谬”问题。结论 :一切惯性系都是等价的。     

长度收缩佯谬

狭义相对论中的长度收缩佯谬,虽然没有时钟佯谬那样讨论得那么多,却也经常带来困惑,启人深思。 长度佯谬所讨论的内容也不是单一的。例如,图1中所表示的佯谬是这样的:一钢尺沿长度方向在光滑的平面上以匀速v前进,途中有一裂缝,若缝宽及尺长的静测量值都是L0,则对于相对平面为静止的观测者来说,不管v的大小如何,似乎这根钢尺总应掉进缝中,然而,在与钢尺一起以v速前进的惯性系里,又似乎只要v适当地大,这根尺子就不会掉下去,于是就呈现出表现的矛盾[1]。而图2所示的情况则是:若圆孔直径及棒尺之长的静测量值彼此相等,这根棒尺能否自由穿过圆孔…     

双程光速不变和洛伦兹协变性

狭义相对论的巨大成就并不在于用狭义相对性原理和光速不变原理两条基本假设导出了洛伦兹变换,而在于进一步指出洛伦兹协变性是物理理论成立的普遍条件,从而使相对论原理成为一个普遍的原理,而在理论研究中应用这一原理取得了积极的实际成果,狄拉克将量子力学相对论化,使方程也满足“洛伦兹协变性”,预言了正电子的存在就是一例. 虽然相对论原理日益得到广泛应用,但也有不少人为“双生子佯谬”这一类问题苦脑着,从而怀疑狭义相对论据以建立的两条基本假设的正确性.有人认为:既然光速不变原理从未得到直接的实验检验,是否允许舍弃“光速不变…     

《引力双生子》

我们都知道狭义相对论中的双生子佯谬,以及双生子中旅行者返回后总比他的孪生兄弟要年轻.但在引力场中此结论恰好相反,这个事实大家并不是都清楚。 若你设法静止于恒星表面,你会发现,同你远离恒星相比,静止于恒星表面时,时钟走得要慢.这个现象称为引力时间膨胀,它是爱因斯坦广义相对论.的论断,并且可以通过星光绕过太阳时的弯曲(在日食时观察),而间接观察到引力时间膨胀.若你不是静止而是运动,那么由于你的运动,还将存在一个附加的时钟变慢。 现在,我们设想一个实验,在实验中双生子都处在“自由下落”的状态,其中一个处于环绕恒星的圆轨道上…     

物理学中的悖论思维

深入研究物理学漫长的发展过程，我们惊奇地发现，无论哪一次长足的进展或者革命性的变革，都有一个幽灵与之相伴，这就是悖论。伽利略运用“落体悖论”巧妙地将潜藏的矛盾暴露在人们的面前，从而打碎了亚里士多德的统治，翻开了近代物理学崭新的一页；在热力学宏观和微观两个领域伟大结合的孕育中，汤姆孙、开尔文和洛施密特等人分别于1874。1876年间提出了一个悖论——“可逆性佯谬”（也称“不可逆佯谬”）．而正是这个佯谬的解决直接导致了统计物理学的诞生；“紫外悖论”导致了量子假说的提出；“光速悖论”导致了相对论的创立．还有“液压悖论”、“气体扩散悖论”、“热膨胀佯谬”、“可逆性佯谬”、“麦克斯韦佯谬”、“热寂佯谬”等等许多悖论在物理学发展中起着不可替代和磨灭的伟大作用．由于篇幅有限，我们不能尽述其详．     

《从零学相对论》连载⑦ 第4讲 趣味运动学效应

§4.1尺缩效应和车库佯谬稍微接触过狭义相对论的人都听说过尺缩、钟慢等饶有兴味的效应.当你进一步听到"双生子悖论"和"车库悖论"时,除了觉得更加有趣之外,还会平添许多疑惑和不解.其实,只要思维清晰,利用洛伦兹变换就可把这些效应解释清楚.不过,对于某些问题(特别是"双子悖论"),在听完用洛伦兹变换的     

相对论问题讨论(七) 不存在完备的物理学理论——谈关于光速不变原理

狭义相对论中的“光速不变原理”,议论的人很不少,下面谈谈我们对这问题的几点粗浅看法: 一、定义匀速直线运动离不开 “光速不变”假设 在狭义相对论中,几乎一开始就与两个彼此相互作匀速直线运动的惯性参考系打交道.要断定一个参考系相对于另一个参考系是否在作匀速直线运动,如果不想直接依赖“光速不变”假设来测定的话,就得要在不同地点放上一系列的钟,才能测定.这些放在某参考系中不同地点的钟,必须是对准了的或至少它们的读数之差是明确知道的,才能依靠它们来判断对方参考系是否的确在相同的时间里,走过相等的路程.不止如此,还需要有…     

相对论教学中的若干问题

介绍了关于相对论的几个重要而有趣的问题,例如爱因斯坦如何创建狭义相对论,牛顿的水桶实验,双生子佯谬等.     

相对论效应对GPS的影响

全球定位系统(GPS)对时钟的精度提出了很高的要求.由于GPS卫星的速度和高度,本文从狭义相对论和广义相对论两方面论述了无论是运动时钟变慢,还是引力场中高处时钟加快的效应都将对GPS系统时钟的精度产生不可忽视的影响.这是大学物理课程讲述相对论的一个极好的例子.     

等效原理与双生子问题

爱因斯坦等效原理是广义相对论的基石,引力场的钟慢效应和引力红移效应是等效原理的两个基本推论;双生子问题属于狭义相对论的范畴.等效原理与双生子问题间的联系在相对论的教学中常被忽视.文章基于爱因斯坦等效原理,将匀加速系统与一个均匀引力场等效起来,详细地推导出引力场的钟慢效应,并证明了与之本质相同的引力红移效应;最后根据等效原理的这些基本推论在广义相对论框架下讨论了双生子问题,并用一个清晰的物理图像给出了双生子问题的广义相对论解释.     

狭义相对论中的几个佯谬(讲课札记)

真空光速c既是一个具有运动学品性的量,又是一个电磁场理论中具有动力学品性的量.因此狭义相对论中的光速不变原理不但可以给出洛伦兹时空变换,进而给出钟慢、尺缩等运动学观测效应,而且同时也对理论的动力学结构提出了在经典力学中不可能出现的约束.本文设计并详细分析了几个典型的佯谬问题,旨在说明狭义相对论的运动学如何约束其动力学结构.具体来说,运动学的观测效应要求动力学上与其协调的一定是以有限速度传播的场相互作用理论,其传播速度上限即为真空光速,而场量的变换应由洛伦兹时空变换所决定.进一步分析表明,场具有动量等物质属性,是物质存在的一种形式.     

卫星上的钟——兼谈参照系的选择

 通过前文(本刊2012 年第3 期第50 页《现代物理知识》)对卫星上的钟与地面钟的比较,朋友们已经看到这两只原来已校准的钟之所以示数出现差异的两种原因：一是“动钟变慢”的狭义相对论效应,二是“重钟变慢”的广义相对论效应.     

狭义相对论中的双曲线运动

本文讨论了狭义相对论中的匀加速运动，即所谓双曲线运动．通过加速度变换公式和几个积分运算给出双曲线运动几种典型问题的求解方法，并得出双曲线运动的时空图．作为双曲线运动的具体运用，还讨论了双生子佯谬、匀加速系统中的光频红移两个问题．     

时空的乐章——引力波百年漫谈(五)

<正>八、引力波探测的基本思路除爱因斯坦的去世及对狭义相对论问世50周年和广义相对论问世40周年的研讨外,物理学家们对广义相对论的重新关注还有另外两个重要原因:一个是理论上的,另一个是经费上的。前者是因为融合了狭义相对论与量子力学的量子电动力学在20世纪40年代的成功,使一些物理学家以为很快要轮到广义相对论了,因而萌生了"抢滩"的兴趣;后者则是因为以原子弹为代表的物理学在第二次     

也谈“可逆佯谬”存在性问题──和郭应焕同志商榷

本刊１９８６年第９期发表了郭应焕同志的《“可逆佯谬”不存在》一文后，陆续收到几篇讨论“可逆佯谬”存在性问题的文章，除本期发表的这一篇以外，还有下列各篇 １．就《“可逆佯谬”是否存在？》问题与郭应焕同志商榷（江西师范大学物理系付楠青） ２．可逆佯谬（广东、梅县嘉应师专曾　珏） ３．时间反演不变性与运动过程可逆性──也谈“可逆佯谬”（长沙有色金属专科学校物理教研室钟承伟） ４．也谈可逆佯谬（湖南医学院赵敏） 这几篇文章的基本论点与本文大致相同．都发表了好的意见但因篇幅有限，不能一一发表，请作者谅解。