狭义相对论 · 事件实验台

“同时”会跟着参考系改变吗?

给两个事件贴上时空坐标,再换到匀速运动的 S′ 系。重点不在背公式,而在看清哪一项让“同时”发生变化。

x′ = γ(x − βct)
ct′ = γ(ct − βx)

x–ct 时空图

S′ 向 +x 运动
事件 A 和 B 的时空图 横轴为位置 x,纵轴为 ct。图中显示光锥、两个事件、S 撇坐标轴以及两参考系中经过事件 A 的同时线。
事件 A 事件 B 光锥 x = ±ct S′ 轴 / 同时线
地面系同时,列车系却不同步。

这里 Δt = 0,但两次闪电相隔 4.000 光秒,所以 Δt′ = −γβΔx = −3.000 s。负号表示在 S′ 看来 B 比 A 先发生。

先别看答案

在 S′ 系中,B 相对 A 何时发生?

先判断 Δt′ = t′B − t′A 的符号,再核对。改动任一参数后,判断会自动清空。

异地却同时

Δt = 0,Δx ≠ 0

换系后 Δct′ = −γβΔx,一般不再同时。除非两个参考系没有相对运动。

同地的两事件

Δx = 0

它们在 S 系由同一只静止钟计时,Δt′ = γΔt。这组 Δt 是这两事件的固有时。

同一个事件

Δx = Δt = 0

若 A、B 本来就是同一个时空点,变换后仍有 Δx′ = Δt′ = 0;参考系不会把一个事件拆成两个。