Формула замедления времени против преобразования Лоренца со световым сигналом

Я не понимаю, когда правильно использовать формулу замедления времени. Δ т "=" Δ т γ или преобразование Лоренца с Δ т "=" γ ( с Δ т β Δ Икс ) , особенно когда дело доходит до определения событий для этой задачи.

Космический корабль покидает Землю со скоростью 0,99с. Если он находится на расстоянии 3 * 10 ^ 11 м, когда Земля посылает на него световой сигнал, сколько времени потребуется сигналу, чтобы достичь корабля а) для наблюдателя на Земле и б) для пассажира на корабле?

Для а) никакой специальной теории относительности не требуется, и вы получаете 100 000 секунд для перспективы Земли.

Для б) я пытался сделать это двумя способами:

  1. Согласно формуле замедления времени, 100 000 секунд для Земли составляют 14 106 секунд для корабля (используя γ "=" 7.088 )

  2. Определение координат для каждого события и использование преобразования. Я позволяю S быть рамкой Земли, а S' — рамкой корабля, где время начинается, когда корабль покидает Землю. Событие 1 — это когда Земля посылает сигнал после того, как корабль находится далеко от Земли ( т 1 , Икс 1 ) = (1010, 0). Событие 2 — когда сигнал достигает корабля ( т 2 , Икс 2 "=" 101010 , 3 * 10 13 ). Однако, если вы используете преобразование, вы получите другое Δ т "=" 7090 .

Я попытался использовать диаграмму Минковского, и разница, похоже, сводится к тому, помещаете ли вы событие 1 на ось Земли (x = 0) или на ось корабля (x = 3 * 10 ^ 11). Однако обе линии рассуждений звучат для меня верными.Диаграмма Минковского

Что мне здесь не хватает? Какой из них действительно правильный? Большое спасибо всем, кто может помочь!

Ответы (1)

Это зависит от того, как вы определили γ . Это обычно

(1) γ "=" 1 1 в 2 / с 2
Так что γ 1 .

В таком случае

(2) Δ т А "=" γ Δ т Б .
B - это тот, кто движется со скоростью, близкой к скорости света, поэтому, по мнению сторонних наблюдателей, его часы замедляются. Мы знаем, сколько секунд требуется для A, поэтому

(3) Δ т б "=" Δ т А γ
Который должен быть меньше, чем A. Это намного проще в использовании γ чем преобразование Лоренца, поскольку вопрос конкретно касается времени между событиями, а преобразование Лоренца включает в себя масштабы длин, а не время.

Спасибо, это имеет смысл. Однако не должен ли быть способ использовать преобразования Лоренца/диаграмму Минковского, чтобы получить тот же ответ? Я неправильно определил свои события?
Это вопрос домашнего задания и его следует удалить? Согласно @David.Z
@Eli Я чувствую, что они проделали всю работу для обеих концепций. Дело не в том, что они просят дать ответ напрямую. Они борются с концепцией того, какой метод является правильным. Они уже сделали работу за обоих. Я бы сказал, что это вполне приемлемый вопрос.