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梯子悖论

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梯子悖论(英语:Ladder Paradox;或称为竿与谷仓悖论,英语:Barn-pole Paradox)是狭义相对论思想实验

其内容如下。假设有一个梯子,和一个有前门与后门的谷仓。其中梯子的静止长度比谷仓前、后门间的静止长度要长。如果梯子不移动的话,其是无法容纳进整个谷仓里的。

此时如果有一个人,拿著这个梯子,以接近光速的速度,向谷仓运动的话。对于站在谷仓,一名静止旁观者而言,因为收缩效应,当梯子高速移动经过谷仓时,可以完美地容纳进谷仓。也就是说,对于这名旁观者而言,梯子的长度小于谷仓前、后门间的长度。

但是另一方面,对于拿著梯子的人而言,由于与梯子没有相对速度,因此梯子并不会缩短。反而是观察到谷仓以接近光速的速度巷自己移动,因为收缩效应,谷仓会收缩。也就是说,对于拿著梯子的人而言,梯子的长度大于谷仓前、后门间的长度。

由此可见,两位观察者对于所见到的事实有著明显的差异。

这明显的悖论是来自于错误地假设同时性是绝对的。如果梯子的两端能够同时在谷仓里面,则会认为梯子能够容纳进谷仓里。因此这个悖论可以由考虑到在相对论中,同时性对每位观察者是相对的来解决。换句话说,梯子是否能够容纳进谷仓里是取决于观察者的。

参见

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参考资料

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延伸阅读

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  • Edwin F. Taylor and John Archibald Wheeler, Spacetime Physics (2nd ed) (Freeman, NY, 1992)
- discusses various apparent SR paradoxes and their solutions

外部链接

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  • Special Relativity Animations from John de Pillis.This inter-active animated train-and-tunnel paradox is an analog of the pole (train) and barn (tunnel) paradox.