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相对论 接近光速时的疑惑

来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/05/15 01:47:41
相对论 接近光速时的疑惑
第一个问题：对于A和B两个物体,A相对B的速率自然就是B相对A的速率.但似乎光子除外.光子相对与一个“静止”的物体为光速,那么物体相对与这个光子（或说电磁波的波前平面）的速度是否也是光速?
如果是,那么在光子参照系下,物体将有无限大的质量和无限小的尺度,不合理! 如果不是,岂不是违背了“相对”的等价地位了吗?光难道如此特殊?
另外作为引申,光子看别的所有物体都是光速的话,那么比如银河系,光子看来其尺度为0,那么轻易就穿越,但实际上并非如此.
第二个问题：光子为光速,有等价的质量,所以静质量只能为0,但是在介质中的光低于光速,也有等价质量,那么介质中的光子应该就有静质量了.我确定结论错误,但是为什么呢?
问题一的补充.不取光子那个系为参考系,而考虑速度极为接近光速的参考系,这个是允许的.或是说,我的飞船加速到一个很接近光速的速度,以至于让我感到银河系的尺度只有1m,而我在1秒以内同样可以穿越银河系,而与银河系静止的人看来我的速度还不及光速,无法在1秒穿越.这个如何理解? 问题的本质在于速度的变化是连续的,光速只是一个速度点,“非常接近”光速的概念应该得出和“光速”相同的结论,否则物理实在将发生突变,变得不可以理解.
1.在狭义相对论中,光是具有特殊的意义,因为对任何惯性系来说,真空光速都不变,而任何有静止质量的物质都无法达到光速,所以任何观察者也都不能达到光速,也就无法选取光速参照系,因为那是没有实际测量意义的；超越这种实在性而在纯意识上设想光子参照系,既容易出现各种矛盾结论,也是相对论所不允许的,因为观察者是无法取到光速来观察的,讨论它是没有实际意义的.如果真要从光子的角度来观察世界,那就是相对论无能为力的了,需要有新的科学理论结合新的实践来分析.楼主这个问题实际上超出了相对论的适用范围.
2.狭义相对论严格来说只适用于真空惯性系,具有各向同性和时空均匀性,其中的不变光速c是针对真空而言的；介质是不能取作严格惯性系的,即使满足各向同性和时空均匀性,其中的光速也与真空不同,而且相对运动的介质中的光速也不再是不变的,其中的物理规律也都与真空惯性系中的不同,且不同介质间不再保持不变,丧失了光速不变和狭义相对性这两个基本要求,因此介质中不能简单套用狭义相对论,否则会得出楼主提出的类似错误.
关于问题一的补充：在非常接近光速的飞船参照系中,银河系的长度短到1米,穿越的时间不到1秒；但换算到静止坐标系,由于时间膨胀效应,飞船中固有的1秒相当于静止坐标系中过了很长的时间,比如数亿年,自然是无法在1秒就能穿越的,所以这里的关键在于时间是相对的,在不同的参照系中有不同的时间长度,就像空间是相对的那样.
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