五千年(敝帚自珍)

主题:现在似乎终于懂了狭义相对论,解释一下 -- 陈经

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最后那个绕圈问题,是我当年学广义相对论的一道习题。其实道理也是简单的,在广义相对论里物理规律是在每一个local点定义的,这样,最后两个体系其实建立起各自的每时每刻的局域惯性系,二者之间的时间对准得取决于二者之间的各自经历的路径中的“等效引力场”的变化。在其中一个人看来你是在做圆周动,在另一个人看来你并不是在做圆周运动,这样二者其实所处的时空还是不一样。比如(这个实验可能和主旨有些偏离)我们可以设计这样的一个假想实验,A和B有一定的间距,假定在某一个时刻在B在C位置时A和B的时间是对准的,然后让B绕着A转(在A看来),而后回到C位置,严格的广义相对论的计算结果是,B的时间确实过得更慢。返回问题也是一样的,如果是等质量一个离开最终再返回的的飞船上的人一定比离开那个点上的人要年轻。这里没有说是谁相对于谁在加速的问题。因为我前面提到了,加速度的四矢的缩并所成的标量是一个不变量,这个不变量无论在出发点的人看来还是在离开的人看来都是不变的,这样由这个不变量所得到最后的时间差也是绝对的,而不取决于你是在哪一个参照系。具体计算请参照Landau的经典场论一书中第一章的最后一道例题。另外,在严格的广义相对论框架里,计算结果是一样的。

问题并没有那么神秘,只是在狭义相对论框架里“加速度的四矢的缩并所成的标量是一个不变量”这对我来说还不知道如何用更加通俗的言语来解释罢了。说白了就是,当一切都是如此的“相对”的时候,我们需要找到其中不变的东西,这不变的东西一般有几何或者拓扑的意义了,而只有找到这不变的量时我们的答案才是有普适意义的。


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