相對論的火車司機與隧道守護人的爭論問題
根據(jù)狹義相對論,運動物體在運動方向上會發(fā)生洛侖茲收縮.現(xiàn)在有一列靜止時200米長的火車即將以1/2光速通過一條200米長的隧道.于是火車司機與隧道管理員發(fā)生了如下爭執(zhí)：
隧道管理員：火車由于高速行駛而發(fā)生洛侖茲收縮,所以火車的長度小于200米,必然存在某一時刻,火車整個車身都在隧道里.
火車司機：火車并沒動,隧道由于在高速向火車沖過來而發(fā)生了洛侖茲收縮,所以隧道的長度小于200米,所以任何時刻火車都不可能完全在隧道里.
于是火車司機為了證明自己的觀點,制作了一個自動裝置：在火車的頭部和尾部各安裝了一個垂注向上的火箭,當(dāng)火車中點與隧道中點重合的瞬間,同時點燃兩枚火箭,由于火車長度大于隧道長度,這兩枚火箭會同時射向隧道外的天空.
隧道管理員也不示弱,他也制作了一個自動裝置：在隧道的兩端各安裝了一個鐵門,當(dāng)火車中點與隧道中點重合的時候,啟動這兩道鐵門同時關(guān)閉.由于火車長度小于隧道長度,此時火車就被這兩道鐵門完整的關(guān)閉在隧道中了.
試驗的結(jié)果兩個人的試驗都成功了.
火箭是相對于火車靜止的,因此這時的實驗是發(fā)生在火車上,以火車為參照系,隧道以1/2光速運動過來,發(fā)生尺縮效應(yīng),在火車上看,隧道的長度是小于火車的,因此在火車上看,火箭是能夠成功發(fā)射的(這里的火箭發(fā)射過程要理解為絕對的一瞬間)
題目在這個實驗上說明的問題是,在火車上觀察,隧道確實發(fā)生了尺縮效應(yīng)
而鐵門是相對于隧道靜止的,因此這時的實驗是發(fā)生在隧道中,以隧道為參照系,火車以1/2光速運動過來,發(fā)生尺縮效應(yīng),在隧道參照系中看,火車的長度是小于隧道的,因此鐵門也是可以成功關(guān)閉的(這里的關(guān)門過程也要理解為絕對的一瞬間)
題目在這個實驗上說明的問題是,在隧道參照系中觀察,火車也確實發(fā)生了尺縮效應(yīng).
我想問的是如果2人同時做實驗會怎么樣,就是在火車中點和隧道中點重和時,既關(guān)門又點火箭,結(jié)果會怎么樣?