看板 Physics 關於我們 聯絡資訊
※ 引述《andyui (絕望)》之銘言: : 最近上課老師提到了有關兩條載流導線間的吸引力(電流同向), : 可以用狹義相對論來解釋, : 老師是這樣說的, : 以實驗室的慣性系(也就是我們的慣性系)來看載流導線, : 導線中的電荷為電中性, : 但以電子本身的觀點,考慮長度縮短效應, : 因導線中的金屬離子對電子而言有相對運動而產生了正電荷密度大於負電荷的結果, : 而對電子產生電吸引力。 : 我有疑問的點在,為何在實驗室慣性系觀測電流之時,電子就已經對我們有相對運動, 這個問題我有想過 這個矛盾點出現在於 就是長度收縮是否等於空間的收縮 就好像之前一個很有名的paradox也問倒一堆科學家 那個看似很簡單的問題如下 就是兩艘太空船以高速 相同速度一前一後直線飛行 兩台太空船之間綁著一條繩子連在一起 對靜系觀察者而言 這兩艘太空船的長度包含繩子"在收縮" 此時如果兩太空船相對距離不改變 這個繩子會被扯斷 但是對太空船的座標而言他們會認為他們物理定律跟靜系相同 繩子不會斷掉太空船相對距離也不會改變 此時你又去看相同初始條件的兩太空船 但是這次沒有繩子繫在中間 他們之間的相對距離 又會如何? 照道理應該不會改變 如果虛無的"空間"真的會收縮的話 那照理說宇宙相對地球很"相對東邊"的一團以光速在運行的星系 跟很"相對西邊"的一團以光速相反方向飛行的星系 會兩團星系收縮到你地球眼前 但很明顯沒這回事 而且如果虛無的空間會收縮的話 你一團原子下去加速的話 不就產生核融合反應了= = 所以我有個結論就是 空間並不會收縮 而你說的實驗室座標系觀測電子 電子是以一群v 在移動沒錯 但是收縮的是電子本身的大小 (這個還會扯到電子自能的問題) 電子跟電子之間那些空間是不會相對觀測者收縮的 所以你說的電中性依然是保持的 而如果你換成電子座標系 那些正電離子 會因為長度收縮產生正的靜電荷密度 使原本實驗座標系的磁場 在電子座標系看起來像是電場 正是因為整條導線的長度在收縮的關係 : 所以考慮相對論效應,應該是負電荷密度會大於正電荷密度,怎麼會是電中性呢? : 老師又解釋說,因為電子漂移速率很慢,不需考慮相對論效應, 你的老師這樣講怪怪的 因為同樣相對速度 只是換個座標系而已 為什麼一個要考慮相對論效應 一個卻不用 這樣不是很奇怪嗎 : 但問題又來了,若是漂移速率很慢,那以電子慣性系的觀點, : 相對於晶格中的金屬離子,應該也是以電子漂移速率在運動吧? : 怎麼又會要考慮相對論性效應呢? 但是這樣的解釋最後還是很奇怪的 因為以電子座標系而言 這個電場是相對論性隨速度膨脹到無窮大 但是實驗座標系看電子沒有相對論效應時 最大就是到一個定值而已 只有在低速的時候這兩個力才會相等 我當時看那本書的時後他是留下一個這樣不令人滿意的結果 但是那本書是教學用的 可能沒有寫的那麼嚴謹 如果你去找一下愛因斯坦狹義相對論的 §6 跟 §9 他把Maxwell 用羅倫茲去變換 以及有電流的MAXWELL情況下 他的變換方程式都是對稱的 沒有上述的問題 而且還有愛因斯坦自己很多注解 那些不對稱性完美的解決了 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 118.171.28.72 ※ 編輯: goodluckav8d 來自: 118.171.28.72 (07/18 18:41)
ipporock:兩艘太空船的間隔不是該縮短嗎? 哪有一個座標看繩子斷掉 07/18 20:06
ipporock:另一個座標看卻沒斷?這不太合理吧?還有為什麼空間會收縮 07/18 20:07
ipporock:兩團星系會收縮到眼前?抱歉我看不是很懂 能不能說明一下? 07/18 20:08
假設兩太空船長度為2X 繩長Y 如果兩艘太空船距離如果縮短的話 那相對靜系作標 這總長度收縮成 (2X+Y) /gamma gamma = 變換因子 但是問題是在這兩太空船的距離到底該不該縮短 如果沒有縮短會有另一個答案 就是靜系觀察者會看到繩子會斷掉 而太空船觀察者沒看到 那現在問題出現在 假設這兩艘太空船距離間隔2000000^ 1000000 光年 倆還是綁著繩子但是只要速度夠快 且繩長約= 2000000^ 1000000 光年 如果兩船的距離會縮縮至無窮靠近的話 因為繩加太空船被視為一連續分布的剛性物質 會有短暫幾秒內兩太空船以兩船相對距離=0 的狀態下通過地球觀測者眼前 但是說實在的要承認"剛性連續分布的物質"長度收縮 等於是間接承認"空間" 的收縮 (或者承認原子本身長度跟相對距離的縮小) 因為兩太空船之間不存在任何張應力(有的話也是違背能量守恆) 如果相對地球 有兩團星系 一前一後相對地球跟太空船的條件相同 你假設承認"空間" 相對縮短 你看待兩太空船 有一條繩子綁著像一個剛體 但是兩團星系初始條件如太空船 但沒有繩子綁著 雖然他們看起來不是"連續分布的剛性物質 但是理論上你承認太空船的距離收縮 就是承認空間上的收縮 能不能把兩個無窮遠相距的星系 看作相對的空間在收縮 所以這個paradox 一堆科學家也是沒有答案 而且如果有的話 我們應該會天天看到一對對星系從地球附近以光速通過 而像原po說的 如果一群電子在導線中流動 相對實驗座標系 到底會不會有負電荷密度大於正電賀密度的相對論效應 如果有的話(你承認的話) 你就必須承認電子跟電子之間雖然沒有繩子綁著 但是他們的"空間" 會收縮 道理你把它放在星系的例子中一樣 沒有繩子綁著 但是他們的相對距離卻會相對縮短 而使負電荷密度上升 到底該不該承認一群電子 會像"連續的剛性物質去收縮內部的相對距離" 如果會的話你又很難反駁前面的 星系距離會無限收縮 (至少哈伯看到的星系很多以相對地球光速在運動 你要找到一組通過地球的應該不難) 所以不得不承認 導線中負電子流在相對於實驗座標系下 不會產生 正如同電子座標系情況下的正電荷密度收縮 而電子座標系的正電荷密度上升 是相對電子座標系觀察者的上升 但是如果要承認電子座標系 所觀測到的現象 又會回到一開始的矛盾 所以說太空船那個算是一個paradox 不知道有沒有人有意見的@@? 以上想法沒有任何論文依據 也沒有實驗觀察 也不嚴謹 全是個人邏輯意見發表 請大家指出錯誤 ※ 編輯: goodluckav8d 來自: 118.171.28.72 (07/18 21:57) ※ 編輯: goodluckav8d 來自: 118.171.28.72 (07/18 22:01)
ricestone:地球上觀察到它們兩星系的相對距離減少,這跟它們兩星系 07/19 07:53
ricestone:相對於地球的關係有何相關? 07/19 07:54
ricestone:相對於地球的距離 07/19 07:54
goodluckav8d:地球如果在這兩團星系的連線上 07/19 08:11
goodluckav8d:或離連線很近的地方 07/19 08:11
goodluckav8d:你不是會觀測到這兩團收縮到你眼前來? 07/19 08:11
goodluckav8d:而且還是從非長遠的距離收縮過來 07/19 08:12
ricestone:這樣的話,你要考慮到的是在觀測者後方的空間吧 07/19 08:13
ricestone:假設那團星系跟地球有連著一根長棒 07/19 08:13
ricestone:那麼隨著時間經過,那根長棒會穿過地球插到後方去 07/19 08:14
ricestone:所考慮的長度收縮是這整根長棒的收縮才對吧 07/19 08:15
goodluckav8d:就是問題在剛性物體的"長度收縮" 07/19 08:17
如果一群點電子假設分部跟星系內分佈距離一樣 你無窮接近光速 最後都是要趨近於延速度方向上長度0 如果這一群電子在導線中看成一個剛性物體長度收縮 電子跟電子"空間" 會收縮 你放到星系的尺度上來 不管你用電中性的星系 還是電子 他們到底該不該收縮? ※ 編輯: goodluckav8d 來自: 118.171.28.72 (07/19 08:21)
ricestone:"長棒"就是指本來就要收縮啊...只是具體表達空間而已 07/19 08:22
ricestone:我的意思是指星系那狀況要考慮的空間不是星系到地球而已 07/19 08:23
你這樣說連運動學的依據都..= = 地球如果也是跟星系綁著要馬就受力 被星系拖著 或被扯斷 要馬一起等速運動 沒有相對論效應 ※ 編輯: goodluckav8d 來自: 118.171.28.72 (07/19 08:29)
ricestone:我說的長棒只是表達空間而已...它是虛構的 07/19 08:32
ricestone:那這樣講啦,我是說要考慮的空間必須包含觀測者後面的 07/19 08:32
ricestone:vt長的空間才可以。 07/19 08:32
goodluckav8d:後面是哪裡@@ 我用的例子只有一維運動而已 07/19 08:42
ricestone:你不是星系往地球過來嗎?後面就是指延長線上的部分 07/19 08:44
goodluckav8d:地球在兩星系連線的終點 我沒講清楚 SORRY 07/19 08:45
goodluckav8d: 中點 07/19 08:45
xgcj: 中點 07/19 08:46
ricestone:道理不是一樣嗎?就跟假設一個宇宙中的光子朝地球而來 07/19 08:59
ricestone:會不會變成光子馬上就到達地球的那個paradox一樣? 07/19 09:00
你這樣講不符合最上面的命題 一前一後才會有這一問題 ※ 編輯: goodluckav8d 來自: 118.171.28.72 (07/19 09:06)
ricestone:那你的問題不是一樣也能分開考慮各個星系相對地球的距離 07/19 09:05
ricestone:不是啊,如果A星系不會有因為速度造成的對地球距離縮短 07/19 09:07
ricestone:B星系也沒有的話,那兩星系間距離不就沒有測出長度縮短 07/19 09:07
這個命題只是在於一個地方而已 就是剛體長度的收縮 如果你把一團星系當成一團剛體相對地球在收縮 那麼地球如果在這一團剛體之中點 你會看到星系收縮到你觀察者眼前 拿來跟電子做一個比較組而已 畢竟上述的星系問題是沒有任何觀測到的跡象 問題是想討論 負電子群的電荷密度上升 會有這樣的PARADOX 而已@@ ※ 編輯: goodluckav8d 來自: 118.171.28.72 (07/19 09:10)
ricestone:那這種情況有發生長度收縮嗎?不是距離都一樣? 07/19 09:12
sneak: 那麼隨著時間經過,那根 https://noxiv.com 08/13 16:22
sneak: https://daxiv.com 09/17 14:21