写一个经常在教材和科普适中十分巧妙而且易懂的相对论钟慢效应推导过程,当时和女朋友看完星际穿越之后还用了这个推导给她解释了钟慢效应。
有初中几何知识的人仔细看都应该能看懂,希望大家都能从中窥得物理之美。
首先明确一个狭义相对论基本假设:在任何惯性参考系中,你观察到的光速不变。
为了衡量时间流逝的速度,我们需要构造一种时钟:
上下两面是平行的完美镜面,间距为D,有一个光子在其中震荡。
因为光速是恒定的,所以无论你在哪里,只要手里拿着这个时钟,计数光子来回的次数,就能够知道时间过了多久。也就是说光子运动周期可以作为一种时间长度单位。很容易看出,光子运动周期为。
现在,假设有一个人手拿着这个时钟,向右方以速度 v 匀速运动,而你静止在地面上观察这个人手里的时钟(你也可以理解成拿着钟的人没有动,而你向左以速度v运动)。这个时候你看到的光子的运动周期是多少呢?
如下图所示,当两个镜面和光子组成的钟一起处于匀速运动的状态,光子在你眼中走的路径从一个直线上来回反弹变成了z字形反弹。路径长度也会因此有所增长。设在你眼里,这个光子运动周期是
如图所示,当光子经过一个反弹后,会向右水平移动距离
从图中也可以看出,光子反弹一次实际运动的路径是两个直角三角形的斜边,由勾股定理可以得到,在你眼里光子反弹一次的路径长度是
别忘了我们的基本假设,你眼里光子运动速度永远是光速 c ,所以光子走过上面那段路径的时间,也就是你眼里的光子运动周期 T1 ,应该是路径长度除以 c 。
这是个一元二次方程,可以解出 T1 ,得到
这就是著名的相对论钟慢效应,你看到的周期 T1 相较于手持时钟的观察者看到的周期 T0 之间相差了一个 的减慢倍数,v越大这个值越大,你眼中的运动者手中的表周期越长,他相对于你的时间流逝速度就越慢。
当v接近c时。这个倍数接近0,也就说在你眼里,运动者的时间近乎完全停滞了。
注:很多人提到改变光子运动状态的问题。这个推导里不涉及将时钟由静止开始加速的过程。你可以理解成运动者到达匀速运动的状态之后再释放光子打开这个时钟。也可以理解成观察者自己向左以v速度运动,来观察这个时钟。
Baker-Hausdorff恒等式的证明。
按照传统的套路,我以为会把指数函数拆成无穷级数,然后根据对易关系,利用数学归纳法一项接着一项去证明。费时费力还没证出来。
结果看了答案后才发现:我想多了,把它写成含参数的形式,利用泰勒级数展开就行了.....
本人男,22岁,身高179,业余摄影师
之前有个漫展认识的哥们拉我进了一个cos“互助”群
加群的时候,有让你备注喜欢什么类型的 我选了白丝 (害羞)
当然,我朋友只是喜欢cos的小姐姐 在里面也就插科打诨开玩笑
这是前提
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有一天,一个妹子私聊我,问我能不能肉偿
那时候我是真吓了一跳 我真是目的单纯的喜欢摄影
然后我同意了 没错就是同意了,当时想,能拉回来一个是一个,她们都还小,很多事情和我们的看法都不一样,之前就见过把这个觉得是理所当然的人,所以我想想能不能把她劝回来
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她说两件事要分开干,说洗衣服很麻烦,我想想同意了,然后她叫我去某宾馆
我进去以后,大概是这样子的
当时真有点精虫上脑了,差点没忍住,她一看我进去,说去洗个澡,我同意了,回来之后穿着白丝(大概只是去换衣服) 然后开始脱上衣,我当时抓住她的手,她有点惊愕的看了我一眼,我强忍着不乱看(当时真的挺被我自己感动的),我说,你干这个多久了,她看着我,说她cos圈认识的一个女孩子拉她进来的,她还是学生也没有钱,第一次她也挺害怕的,我想想有点后怕,这么好一个女孩子要是真干了傻事不得后悔一辈子,然后我说叫她别干这个了,我说以后你要出什么就叫我,我免费帮你,她眼圈一下子就红了。说没想到我会这样,然后抱着我靠我肩膀上就哭了,安慰人家好久呢( ꒰๑• ̫•๑꒱ )
最后我带她出去吃了个饭,然后也帮她拍了,最后送她回家,现在叫我哥哥。
想想这件事真的很可怕,她还算幸运的,其他人呢,我就见过无良摄影师在饭桌上说自己怎么怎么征战无数,保留了多少“美好”的录像,当时真的有点忍不住想揍他,但看起来他们三观都是这样的,所以也没敢,毕竟一打五的魄力还没有((๑´ლ`๑))
所以呢,且行且珍惜吧,有资金的投入就会有黑暗滋生,希望大家永远也碰不上这种事