梯子悖論

梯子悖論(英語:Ladder Paradox;或稱為竿與穀倉悖論,英語:Barn-pole Paradox)是狹義相對論思想實驗

其內容如下。假設有一個梯子,和一個有前門與後門的穀倉。其中梯子的靜止長度比穀倉前、後門間的靜止長度要長。如果梯子不移動的話,其是無法容納進整個穀倉裡的。

此時如果有一個人,拿著這個梯子,以接近光速的速度,向穀倉運動的話。對於站在穀倉,一名靜止旁觀者而言,因為收縮效應,當梯子高速移動經過穀倉時,可以完美地容納進穀倉。也就是說,對於這名旁觀者而言,梯子的長度小於穀倉前、後門間的長度。

但是另一方面,對於拿著梯子的人而言,由於與梯子沒有相對速度,因此梯子並不會縮短。反而是觀察到穀倉以接近光速的速度巷自己移動,因為收縮效應,穀倉會收縮。也就是說,對於拿著梯子的人而言,梯子的長度大於穀倉前、後門間的長度。

由此可見,兩位觀察者對於所見到的事實有著明顯的差異。

這明顯的悖論是來自於錯誤地假設同時性是絕對的。如果梯子的兩端能夠同時在穀倉裡面,則會認為梯子能夠容納進穀倉裡。因此這個悖論可以由考慮到在相對論中,同時性對每位觀察者是相對的來解決。換句話說,梯子是否能夠容納進穀倉裡是取決於觀察者的。

參見

參考資料

延伸閱讀

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

外部連結

  • 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.