一个相对论问题

一个相对论的问题~

在讨论相对论问题之前，我们先看两个非常普通的图。
图1

图1是我们最熟悉的透视现象，近大远小。假如一个人离你很远，你看他就很小，但是你并不感觉小，因为你知道他并不小，但是无论你用什么相机拍照，都是一样的，近大远小。这是事实。
图2
图2是一个正方体，从不同的角度观测会得到不同的图形，这也是常识。

上面的两个例子说明，观测的结果因不同条件而不同，这几乎是人人皆知的事实，因为人们日常生活中司空见惯了。
但是，在高速度的情况下，观察到的现象是什么样的，我们没有机会去“司空见惯”，因而给人们带来了无限的想象空间和神秘感。甚至有很多人感觉无法理解。

相对论抛弃了绝对的概念，这是至关重要的一步。由于光速是有限的，因此，一切由光传递的信息都必然涉及到信息传递的速度问题。就像由于光是直线传播我们看到近大远小一样。事实上我们几乎无法看到真实物体的大小，所有看到的大小都是相对的，比如我们要用尺子或印象中的标准来确定一个物体的大小。但是当一个物体离你很远的时候你该如何呢？你会想到很多方法，但绝对不会直接用尺子来测量远处物体的大小，你会进行各种换算。可以说，当他与你有一定距离时，他的尺子变短了。用你的尺子来衡量不行，要根据距离换算成在他的位置上的尺子来测量。这个非常好理解。

一个正方体，我们知道是正方体，可是有谁真的看到过正方体呢？因为光线直线传播，我们只能看到某个方向上的投影。我们事实上是对不同的投影进行了换算而得到正方体的印象的。

假如我们现在说：当一个人离你越远的时候他就变得越小。会不会不理解呢？
如果说正方体一般看上去都是六边形，会不会不理解呢？

我们现在来看看高速的情况下会有什么现象：
为了说明问题，我们假设一个很极端的例子，一个人以光速跑步。
现在给他计时间和距离来测量一下他的速度。我们设定了一个起点和一个终点，相距假设是一光年吧，其实多远都一样。当他经过起点时开始计时，当他到达终点时停止计时。合理吧？如果用经典物理学的知识来想，应该是很合理的。但是事实上你什么也没测出来，因为当他经过起点时他就在终点，他经过起点时的信息和他一同到达终点的计时器，你测到的结果是，他一起跑就在终点，他用了0时间跑过了0距离。由于光的速度有限，所以当一个物体以光速运动时，它的信息与光同步到达，因而我们看到的情况是它的时间变成了静止，它的尺度变成了0。
显然这是极端的情况，那么介于静止与光速之间的运动速度会是什么样呢？显然是越接近光速距离就变得越接近0，时间也越接近静止。
其实原因就是因为光速的原因，和我们看物体是近大远小是由于光的直线传播特性造成的一样，光的速度造成了速度越快测量到的距离就越短，时间也越慢。

有人会问，那真实的时间是不是变慢了呢？这就像问那个正方体真实的形状是不是看到的样子一样。相对论承认看到的事实，你看到的是什么样的就是什么样的。因为你处在你的角度，或者你处在与另一个参照系相对的速度条件下。

也有人提出了各种所谓的悖论，就像你看远处的朋友变小了，而他看你也变小了，那么当你和他见面时，到底是谁比谁小呢？其实这种问题根本不存在。

我们不要忽略洛伦兹因子的约束条件，是惯系性间的相互测量变换，这是所有提出各种悖论的人都无视了的条件。

如果还不理解的话，我们再设想一下：
假设有一个惯性系相对地球以C/n的速度运动，假设那个系上看地球上的时间变慢了10%。这是有可能的。
而另一个惯性系相对地球以C/m的速度运动，假设那个系看地球的速度变慢了20%。
那么你说地球上的时间该是变慢20%呢还是慢变10%？
假设有无数个参照系看地球上的时间有无数个变慢的结果，那地球咋办？

1肯定对，2（目前还有争论，因为有人认为莫雷实验其实啥也没证明）我们假设按照目前认为，2也是对的，其实2就是莫雷实验做实验得到的结果，我们假设认为莫雷是对的，而爱因斯坦给他的解释就是，任何速度系内，光相对于这个系仍然是光速（相对永远光速），这就是侠义相对论由来的核心起因，所以基于这个，爱因斯坦认为只有时间变慢了，才会导致相对速度永远是光速。但是实际上现在的研究发现，就算莫雷实验是对的，那么相对永远光速的原因也并不是这个（时间变慢），至于是什么，暂时保密吧，因为涉及到人家的论文，近期应该快公开了。而至于莫雷实验是不是真的证明了什么，也在那个论文里。但是不论2是不是对的，爱因斯坦都是错的。

研究航天器和运载器在飞行中所受的力及其在力作用下的运动的学科，又称星际航行动力学。航天动力学研究的运动包括航天器的质心运动，称轨道运动；航天器相对于自身质心的运动和各部分的相对运动，称姿态运动；以及与航天器发射、航天器轨道机动飞行有关的火箭运动。航天器的飞行过程一般分为三个阶段。①发射段：航天器由运载器（多级火箭、航天飞机等）携带，从地面起飞达到预定的高度和速度。②运行轨道段：航天器主要在万有引力等自然界外力作用下运动。为了保持预定的轨道，有时需要少量的推力;有时为了轨道机动则需要较大的推力。③降落轨道段：一些航天器需要返回地球表面或者降落在目标天体的表面。这时航天器在火箭推力和介质阻力等作用下，离开运行轨道降落到天体表面。在以上各个阶段中，航天器的运动都包含了轨道运动和姿态运动两个部分。在运行轨道段，一般可以将两种运动分别求解。而在发射段和降落段，两种运动关系密切，需要联立求解。研究航天器的运动是以牛顿力学和火箭力学为基础的，一般不考虑相对论效应。航天动力学以数学、力学、控制理论为基础。它的研究内容分为轨道运动、姿态运动和火箭运动三个部分。

起源和发展
经典天体力学研究自然界天体的轨道运动和绕质心运动。19世纪末，研究太阳系中大行星运动和月球运动的理论都已完善，总结出轨道摄动理论。航天器轨道运动理论是在这些理论基础上发展起来的。迄今，人造天体的轨道运动理论仍是天体力学的研究课题。随着火箭技术的发展，从20世纪50年代起，人造地球卫星、月球探测器、空间探测器相继发射成功，轨道运动理论的研究发展成为与工程实践密切联系的应用学科，研究内容也超出了天体力学的传统范围。航天器姿态运动理论也起源于天体力学。18世纪，人们通过对地球自转的研究得到岁差和章动理论。20世纪，人们利用这些理论研究了早期航天器（结构简单的刚体）的姿态运动。到了70年代末，以刚体为主体的航天器的姿态运动问题已经基本解决。随着航天器任务多样化，出现了多种姿态控制方式。由于卫星结构形式的复杂化，力学模型也从刚体模型发展成多种模型，与航天器设计的关系更加密切。姿态运动研究既是一个理论问题，又是一个工程应用问题。火箭运动是受经典力学规律支配的变质量体系的运动。20世纪初，苏联的К.Э.齐奥尔科夫斯基、美国的R.H.戈达德等相继开展了变质量系统的运动理论研究。40年代以来，研制导弹和人造地球卫星的需要，使火箭从早期的无控制飞行发展到高精度控制飞行，促进了火箭力学的研究。

轨道运动
航天器的质心运动研究，以牛顿力学为基础从航天器受到的作用力着手确定航天器的运动。它可归纳为航天器轨道理论及其应用研究两个方面。
轨道理论 它以天体力学中的轨道摄动理论（见航天器轨道摄动）为基础，用于在已知航天器所受的力的情况下确定航天器轨道运动的问题。轨道理论是轨道设计、轨道测定的基础。轨道摄动理论中将航天器实际运动的轨道分成两个部分。其中一部分是已经完全解出的简化理论轨道。它与精确理论轨道十分接近。简化理论轨道一般取符合二体问题运动规律的开普勒轨道。另一部分是精确理论轨道与简化理论轨道的差，称为轨道摄动。轨道摄动是一个小量，只要解算出轨道摄动，就能精确求出航天器的轨道运动。与天体力学中的情况相似，求解轨道摄动的方法也有两类：一类是数值计算法，天体力学称为特别摄动法；另一类是分析方法，解出近似解析解，天体力学称为普遍摄动法。研究轨道摄动的另一个目的是通过与实测轨道的对比，研究分析轨道摄动的起因，为天体引力场、天体形状、天体周围气体层等研究提供信息。除了轨道摄动法外，直接用航天器的运动方程进行数值积分，也可得到精确的数值结果。降落轨道段轨道研究的重点是航天器在大气层内的高速运动。在制动推力和空气动力作用下，航天器的初始方位、速度方向、重量、外形和姿态运动规律决定了它的降落方式。它可能以弹道、滑翔或跳跃等方式降落在天体表面。
应用研究 航天器与自然天体的一个区别是轨道可以人为地选择，在运动过程中又可以施加控制力以改变原来的轨道。按照航天器担负的使命选择最有利的运行轨道是轨道设计的主要工作。火箭运载能力和控制精度的提高，扩大了轨道选择的范围。由于人们掌握了轨道运动规律，业已设计出实用的地球静止卫星轨道、回归轨道、太阳同步轨道、极轨道、晕轨道等。在这些轨道上运行的有通信卫星、广播卫星、地球资源卫星、侦察卫星、气象卫星等。在月球探测和行星探测活动中，多以接近目标天体为目的。实现这个目的的轨道数量很多，轨道设计的任务是从中选择出一条最佳轨道。这条轨道应能达到最小动力消耗或最短飞行时间、最简单控制方法、最便于地面观察等要求。选出的轨道在实现过程中总会出现误差，轨道设计的另一任务是设法将误差控制在不影响完成飞行使命的范围内。对于有机动能力的航天器，轨道设计还与航天器的动力系统和控制系统有关。因此，轨道设计是轨道理论在工程上的应用。
轨道确定是利用观测数据确定航天器轨道的过程。工作内容包括初轨确定和轨道改进。确定出的轨道为轨道控制、轨道修正、目标定位、观测预报和其他学科的研究提供基本参数。轨道确定的方法来源于天体力学。早期天体力学中，轨道确定的对象是自然天体，已形成了完整的确定方法。这些方法原则上都适用于航天器的轨道确定。但是，与自然天体相比，航天器运动角速度大，与地球站保持有无线电联系，测量手段多，数据种类全、数量大。另外航天器的轨道确定要求精度高，实时性往往很强，因而逐步形成了一些有特点的方法。轨道确定的基本理论包括轨道摄动理论、轨道误差估算理论和高维数线性方程组的计算方法等。

姿态运动
在研究航天器姿态运动时，航天器便不再被看成是质点。航天器姿态运动可以分为整体绕质心的运动和航天器部件之间的相对运动。
姿态运动理论 姿态运动理论是姿态控制方式设计的基础。它的任务是求出任意时刻的航天器的姿态状况。具体任务是：确定力学模型，分析作用力矩，建立和求解运动方程。航天器的力学模型与航天器部件的结构形式有关。这些部件可以是刚体、准刚体、多刚体、弹性体，甚至是刚体、弹性体和液体的混合体等。它们受到的力矩有自然界的外力矩、航天器的内力矩和控制力矩。描述姿态运动的方程是常微分方程和偏微分方程（见航天器姿态动力学）。
应用研究 根据航天器的使命，要求航天器在运行过程中保持一定的姿态，这就需要选择某种姿态控制方式。这种方式首先要满足航天器使命的要求，在这一前提下尽量使控制系统最简单和最经济。一般的姿态控制方式有自旋稳定、双自旋稳定、重力梯度稳定、三轴控制等。通过适时地施加控制力矩来克服外界干扰力矩，就可以保持航天器姿态长期稳定。在航天器的轨道机动飞行中常常需要调整航天器的姿态，以保证机动飞行所需的推力方向。

火箭运动
火箭运动的研究是以变质量力学和经典力学为基础的，其任务是求出任意时刻火箭的运动状态和分析火箭姿态运动的稳定性。火箭的质心运动也称为火箭轨道运动。这个方面的研究内容包括：①建立火箭运动方程并加以求解。火箭运动方程包括质心运动方程和绕质心运动方程。有控制的火箭绕质心运动方程中含有给定的控制力矩。求解这组方程的主要方法是数值计算方法。②火箭轨道优化：能够达到目标的火箭轨道有许多条，需要从中选出一条最佳轨道。在满足地面跟踪测量和航区安全等条件下，这条轨道是最节省能量或运行时间最短的轨道，也可能是飞行距离最远或获得运载量最大的轨道。火箭轨道优化的方法分为间接优化法和直接优化法。③火箭轨道摄动：分析火箭在受到干扰时的运动状态。这类干扰包括火箭特性参数和设计理论值的偏差，飞行环境与预先估计值的偏差等。④建立火箭运动和火箭设计中有关参数的关系。

你的两个问题全用洛伦兹变换公式求．
由于公式书写复杂，我这里不赘述，你可以上网查，然后直接代入数据求解．

光的传播速度！

t'=t/√(1-(v/c)^2)

l'=l*√(1-(v/c)^2)

这个问题要不要考虑光的传播速度呢?因为是在火箭上观测,所以从事件发生到传至观测者的眼睛里这点时间也要考虑进去的吧.

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