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If Mark travels at a speed of 0.8c, then when your heart beats 15 times, how many times does Mark's heart beat? 問題:馬克正以0.8光速移動中,請問當你的心跳跳了15下,馬克的心臟跳了幾下? (A)15 (B)12 (C)9 (D)6 我想說心跳不就是另一種形式的時鐘嗎?就用t=t0/(1-(V^2/C^2))^0.5下去代 t=15/0.6,跳了21下,可是沒這選項 筆記詳解寫因為是頻率要反過來,我覺得不能理解 所以我在想是不是我對when的理解有錯,還是純粹是選項的數據亂給? -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 42.77.19.208 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Physics/M.1644743087.A.0C8.html
buttercrab: 0.8C經歷的時間相對於你是0.6倍 所以是9下 02/13 18:37
buttercrab: 有速度的人時間會過的比較慢 02/13 18:37
wohtp: 先不管頻率啥,你看到馬克的時間變長不覺得奇怪嗎 02/13 19:50
fragmentwing: 怪了 上一題情境是 太空船遠離地球 有個地球上的人 02/13 22:47
fragmentwing: 發現在下午一點到兩點之間 太空船上的時鐘過了3601 02/13 22:47
fragmentwing: 秒 求太空船遠離地球的速度 02/13 22:47
fragmentwing: 那為什麼這邊是太空船的時間變長了? 02/13 22:47
fragmentwing: 慘了 我開始搞不懂了 我對所有有相對速度的人 我的 02/13 22:50
fragmentwing: 時間都過得比較快嗎? 所以馬克那邊看向我 也是他跳 02/13 22:50
fragmentwing: 15下的時候我才跳9下? 02/13 22:50
wohtp: 沒錯,他看你和你看他一樣。恭喜你終於窺見世界的真相。 02/13 22:57
fragmentwing: 痾……那太空船那題是怎麼回事? 02/13 22:58
wohtp: 慢點,我好像在哪裡搞混了 XD 02/13 23:04
wohtp: 1. 他看你和你看他一樣。是的很怪,所以每一本課本都應該會 02/13 23:20
wohtp: 用力洗腦這一點 XD 02/13 23:20
wohtp: 2. 不動的人,鐘跑得最快,時間經過最長。 02/13 23:25
wohtp: 所以在你自己不動的座標系統裡,你過了一小時,太空船應該 02/13 23:28
wohtp: 過不到一小時。 02/13 23:28
wohtp: 就是你的上一題有問題。你確定不是太空人視點? 02/13 23:28
wohtp: 3. 馬克經過的時間比你短,所以心跳比你少 02/13 23:29
fragmentwing: an observer on the earth find that, between 1 pm 02/13 23:30
fragmentwing: and 2 pm…… 02/13 23:30
fragmentwing: 是地球上的觀察者沒錯 02/13 23:30
fragmentwing: 所以是太空船這題亂出嗎? 02/13 23:31
buttercrab: 其實我對相對論的理解可能也不夠精確 頂多說是會解題 02/13 23:42
buttercrab: 比方說你的速度是以誰當作參考座標呢? 02/13 23:43
buttercrab: 20世紀初會有"以太"的假設想必也是因為這個 02/13 23:44
buttercrab: 比方說有個人沿著赤道往由東向西高速開車 02/13 23:45
buttercrab: 速度與地球自轉的切線速度一致 宇宙觀點看這人沒移動 02/13 23:46
buttercrab: 但是地表觀點看這人是高速移動 那他速度到底是多少? 02/13 23:47
buttercrab: 如果有個絕對座標系(比方說以太)那這個問題就解決了 02/13 23:48
buttercrab: 所以我的想法是 用時間的膨脹或收縮結果來定義速度 02/13 23:48
buttercrab: 事我自己比較能接受的想法 02/13 23:49
buttercrab: 所以你說的那題 如果以這個思路 就是太空船 02/13 23:50
buttercrab: 其實在我假設的"絕對座標系"下觀察 速度比地球人慢 02/13 23:50
buttercrab: 我真的不確定我說的對不對 請高首賜教 02/13 23:52
fragmentwing: 在講相對論的時候 就不能有個絕對座標系了吧? 不然 02/14 00:12
fragmentwing: 怎麼處理絕對座標系中相向相對速度近光速的問題? 02/14 00:12
a547808588: 尺縮鐘慢啊,鐘慢簡單來說,就是你會比人家老,所以 02/14 00:12
a547808588: 你心跳的次數比人家多 02/14 00:12
wohtp: 打從古典力學開始,一直都沒有絕對速度這回事啊。 02/14 11:14
VivianAnn: 鐘慢是老得慢吧,心跳次數少 02/14 16:45
buttercrab: 是的 沒有絕對速度或者座標系 看起來的確是普遍認知 02/15 17:19
buttercrab: 但是比方說你看到一艘太空船朝你高速飛來 02/15 17:19
buttercrab: 實際上是他飛向你還是你飛向他?誰的時間應該膨脹呢? 02/15 17:20
buttercrab: 所以我後來才大概知道為何要有等效性原理與空間曲率 02/15 17:21
buttercrab: 但是坦白講還是有一點疑惑... 02/15 17:22
buttercrab: 因為空間曲率的概念不就有那麼一點點"絕對"的感覺? 02/15 17:23
a547808588: 所以是互看對方膨脹啊,你有的效影,換成對方觀察, 02/15 17:41
a547808588: 也會覺得我有。時空的曲率當然是絕對,你不可能說選 02/15 17:41
a547808588: 個座標系,結果彎曲的時空,硬是變成沒有的 02/15 17:41
Vulpix: 「空間」曲率不是絕對的。用典型一個時間坐標+三個空間坐 02/15 17:59
Vulpix: 標,坐標不同就有可能算出不同的空間hypersurface曲率。 02/15 17:59
wohtp: 用座標變換就可以把局部曲率搞成任意值。要對整個時空積分 02/16 11:57
wohtp: 才是不變量。 02/16 11:57
wohtp: 愛因斯坦那個自由落體電梯思想實驗就是把曲率壓平啊。 02/16 11:57
Eriri: 但是曲率沒法壓平靠自由落體思想實驗壓平 02/17 03:18
Eriri: 事實上 數學上來說 電梯實驗只是把metric局域Isothermal 但 02/17 03:22
Eriri: 曲率還是會存在的 所有從有物理學家說過 當愛因斯坦用等效 02/17 03:23
Eriri: 原理當作思考起點 得到了場方程式 就可以把等效原理丟了(雖 02/17 03:24
Eriri: 然我覺得這麼說也不完全公允 畢竟等效原理依然本身有其意義 02/17 03:25
Eriri: 然而 的確不少人即使學過廣相 還是會下意識覺得電梯思想實 02/17 03:26
Eriri: 驗可以壓平曲率 其實愛因斯坦本人很早就意識到並不是這樣 02/17 03:26
Eriri: 上面有typo "所以從前有物理學家說過" 02/17 03:28
Eriri: 等效原理對局域是對的 但曲率卻是個更廣的性質 其實純數上 02/17 03:34
Eriri: 這個概念非常顯而易見 將局部座標Isothermal後算曲率 是大 02/17 03:35
Eriri: 學幾何學的習題 十九世紀的數學 然而對應在廣相的微妙 的確 02/17 03:37
Eriri: 挺有趣的 02/17 03:37
Eriri: 關於愛因斯坦本人對等效原理和曲率的想法 以前版友s1290961 02/17 03:43
Eriri: 曾經寫過一篇文章 https://reurl.cc/akX0yQ 02/17 03:43
Eriri: 當然 這並不是說曲率張量各分量都是不變的 只是沒法完全壓 02/17 04:03
Vulpix: 曲率要是壓得平那還是曲率嗎…… 02/17 04:05
Eriri: 平 02/17 04:06
Eriri: 是的 曲率張量本身是可變 但也不是完全自由 畢竟曲率的存在 02/17 04:16
Eriri: 是絕對的 02/17 04:17
Eriri: 而關於曲率的不變量 其實不需要對整個時空做積分 02/17 04:44
Vulpix: Scalar curvature之類的就夠了。截曲率也很漂亮。 02/17 04:59
Vulpix: 這點應該是在引用微分幾何的當下就該注意到的吧。微分幾 02/17 05:04
Vulpix: 何最初的幾個重要結論之一就是高斯無上定理啊。 02/17 05:04
Eriri: 是的 如果從純數來看 這些都很自然 也不值得特別說這麼多 02/17 05:14
Eriri: 然而 在廣相中的物理對應 我覺得還是挺有趣而微妙的 02/17 05:15
Vulpix: 我的意思是,應該是先注意到這點才說微分幾何合用,或至 02/17 06:42
Vulpix: 少是同時。 02/17 06:42
Eriri: 你說愛因斯坦本人嗎? 那肯定是的 02/17 07:15
Eriri: 或者我該說的更精確點 愛因斯坦意識到的 是等效原理無法完 02/17 07:24
Eriri: 全消除重力(只能在極局域是對的) 而這就好像在幾何學裡曲率 02/17 07:25
Eriri: 是無法被完全壓平 就是因此廣義相對論的數學語言才是幾何而 02/17 07:27
Eriri: 非拓樸 02/17 07:27
wohtp: 我一開始就說是局部可以壓平啊 02/17 17:20
Eriri: 曲率局不壓不平阿 消除局域的重力 不等於消除曲率 02/17 17:21
Eriri: 曲率暗藏著比極小局域更多的資訊 02/17 17:22
wohtp: 我在想的是我可以把connection局部搞掉,但是沒錯,這樣會 02/17 17:27
wohtp: 冒出其他東西來。 02/17 17:27
Eriri: 是的 connection局部是可以搞掉 但曲率是connection的微分 02/17 18:59
Eriri: 一個點的曲率是無法透過這個點的座標變換就完全搞掉的 02/17 19:00
Vulpix: 等一下,你們的「局部」是多大?一點還是open nbd.? 02/17 20:49
Vulpix: connection可以在一點上消掉,但不應該能在整個nbd.消掉吧 02/17 20:50
Vulpix: 以前有聽過這個說法:沒有愛因斯坦,狹相也有人能做出來, 02/17 20:51
Vulpix: 但是廣相會落後很久。這應該是在說沒有他就很難有人注意到 02/17 20:53
Vulpix: 微分幾何與物理的關聯。 02/17 20:54
Eriri: 其實指的就是一點啦 02/17 20:58
Eriri: 數學上肯定是指一點上 但物理上 反正只要相對潮汐力的尺度 02/17 20:59
Eriri: 足夠小 就可以宣稱等效原理可以消除這一部分的重力場 02/17 21:00
Eriri: 我覺得廣義相對論從物理到數學結構之間的邏輯 其實是有點跳 02/17 21:01
Eriri: 躍的 這中間的gap如果不是等效原理 我也不知道有甚麼更好的 02/17 21:03
Eriri: 方法來連結狹義相對論 而能夠相信等效原理 並推演到那種地 02/17 21:04
Eriri: 步 找到了最適合的數學語言 實在是愛因斯坦天才的展現 02/17 21:05
Eriri: 廣義相對論的建立實在是太獨特了 或許歷史上基本找不到任何 02/17 21:08
Eriri: 類比 這甚至不是像是量子力學或狹義相對論 是在有困擾物理 02/17 21:09
Eriri: 界的實驗難題 於是激發出來的 愛因斯坦完全是根據自己對物 02/17 21:10
Eriri: 理的信念而覺得必須得找出那樣的理論 而他仰賴的信念 在他 02/17 21:12
Eriri: 以前的物理學家甚至可能幾乎不存在 或者沒那麼強 也難怪當 02/17 21:13
Eriri: 出普朗克知道他在努力建立廣義相對論的時候 會說他不可能成 02/17 21:13
Eriri: 功 甚至成功了也沒人會相信 02/17 21:13
Vulpix: 那這樣應該比較像……夠小的區域就flat enough。然後我們 02/17 21:24
Vulpix: 找了一個「夠小」的判斷準則。 02/17 21:25
Eriri: 物理上只有有control parameter 就可以把第0階當作真理囉XD 02/17 21:28
sputtering: 如果只想知道答案,就是答案錯了 02/18 18:01
RicciCurvatu: R 3,1 空間的內積不是一般定義的內積 你是真的可以 02/22 04:22
RicciCurvatu: 找到一組基底讓3維空間上的黎曼曲率在一點消失 並不 02/22 04:22
RicciCurvatu: 是單純指單點的blow up 是平面 02/22 04:22
Vulpix: 你是說把曲率往second fund. form塞嗎?這在正定的內積下 02/22 04:50
Vulpix: 一樣可以做啊。 02/22 04:50
Eriri: 往second fund. form塞也不會讓曲率消失阿 02/22 17:23
Eriri: 其實這都是無論物理或數學上都有定論的東西 實在沒必要那 02/22 17:23
Eriri: 麼有困擾 https://reurl.cc/k7k11n 02/22 17:24
Eriri: 退退退好幾步來講 愛因斯坦場方程的右手邊是甚麼? 物質能量 02/22 17:24
Eriri: 要是選個座標就能把曲率全部消除 這個方程式一點物理意義都 02/22 17:25
Eriri: 沒有 物質能量是可以選座標就消除的嗎 02/22 17:26
Eriri: https://reurl.cc/xOo9aE 02/22 17:29
Eriri: 反正至少不會是物理上允許的座標變換 02/22 17:35
Vulpix: 所以我是針對那個"3維""空間"的Rie. curv. tensor在問啊。 02/23 01:11
Vulpix: 翻譯一下的話,是spacelike hypersurface of a spacetime 02/23 01:12
Vulpix: 當然hypersurface=3-dim. submanifold 02/23 01:12
Vulpix: 類似的情況應該是在三維平空間中也可以做出在單點上Gauss 02/23 01:14
Vulpix: 曲率是任意值的曲面,甚至出現pseudosphere這種東西。 02/23 01:17
Eriri: 我知道你說的情況 我是針對前面R大回應 除非他也是指4維下 02/23 03:18
Eriri: 的3維切面 但那樣的話跟R_3,1沒甚麼關聯 正定內積應該也可 02/23 03:21
Eriri: 而且那跟物理其實沒甚麼關了... 02/23 03:29
RicciCurvatu: 正常內積的黎曼幾何曲率是不依賴坐標選區的 space t 02/24 16:45
RicciCurvatu: ime 根據你選的時間方向才會導致空間上的曲率改變 02/24 16:45
RicciCurvatu: 當然只有單點 不可能把局部曲率全部壓平 02/24 16:45
RicciCurvatu: 正常的內積定義下不可能因為你還座標曲率就不見的 02/24 16:51
RicciCurvatu: 這是tensor 的基本定義 02/24 16:51
Vulpix: 閔式內積的curvature tensor也不會隨坐標而變。時間只是 02/28 20:12
Vulpix: 一個方向而已。 02/28 20:12