Question

一道关于相对论的讨论题

如图

Answer 1

这题的原题是这样的。
静止的火车和山洞等长，火车高速运动经过山洞。山洞前后洞口各有一扇闸门，关闭时间忽略不计。而火车首尾各有一个火箭，发射时间也可以忽略不计。
当火车经过山洞时，因为长度收缩，山洞的人认为火车的长度变短了，因此当车尾进入山洞时，车头并没有驶出山洞。所以山洞的人在看到车尾进入的同时立刻关闭两扇闸门，火车会被卡在山洞中。
而火车上的人认为山洞变短了，因此当车头驶出山洞时，车尾并没有进入山洞。所以火车的人在看到车头驶出山洞的同时发射火箭，车头和车尾的火箭均正常发射不会炸到山洞。
两种情况都是正确的，关键看的是观察者处于哪个参考系中来思考问题。由于同时的相对性，在沿着运动方向上，运动的参考系中同时发生的两件事，静止的参考系中认为是不同时的，并且后方的事件先发生。比如说在向右运动的火车中间放一盏灯，在某时刻打开开关。因为光速不变，灯又是在车厢正中间，根据t=s/v，灯光运动到车头和车尾所需时间相等，即车上的人看灯光是同时照射到火车车头和车尾。但在地面上的人看来，从开灯到灯光到达车尾的这段时间t1内，火车向右移动了一段距离L，因此灯光到达车尾时光实际走的位移是s-L，同理灯光到达车头时光的位移是s+L。那么t1=(s-L)/v<t，即地面上的人看来灯光先到达车尾，再到达车头。这就是同时的相对性，运动的参考系中同时发生的两件事，静止的参考系认为不同时，并且运动方向后方的事件先发生。
放到这个例子当中，因为火车在运动，当车头恰好驶出山洞时火车上的人“同时”发射两枚火箭。但山洞的人却认为这个动作不是同时发生的，因为车尾是运动方向的后方，所以车尾的火箭先发射，这就是车尾的火箭没有炸到山洞的原因。
同样的，当火车车尾进入山洞的入口时，山洞的人“同时”关闭两扇闸门。但因为山洞相对火车也在运动，山洞入口是山洞运动方向的前方，出口是运动方向的后方，所以火车上的人看来出口的门先关闭，这就是火车被卡在山洞中的原因。

追答

放到这题来说，第一种情况，山洞的人看到车尾进入的“同时”，把出口门打开。但出口是山洞相对火车运动的后方，火车上的人认为出口的门先开了，车尾才进入山洞，所以火车能够正常驶出。
第二种情况，火车上的人认为车头到达出口的“同时”车尾还在山洞外面，但山洞的人看来车尾是运动方向的后方，车尾在外面的这个动作要先发生，也就是说车尾在外面的时候你车头还没发生碰撞。
总的说来就是运动参考系中认为同时发生的事件，静止参考系中认为是不同时的，并且运动方向后方的事件先发生。而且这个现象仅限于处在运动方向上发生的事，如果是垂直于运动方向发生的事，那么不管是在火车上还是地面上，仍然是同时发生的。

Answer 2

两种参考系的头尾同时性是不一样的，所以并不矛盾

Answer 3

相对论，这种东西。。。

Answer 4

一正确

Answer 5

请原谅我来赚一下财富值😂，相对论什么的，看到我头晕。