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对“用光信号确定两个参考系的坐标标度”的一个简洁证明

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在黄献民先生所著《闵氏几何与狭义相对论》第11页中,提出了一种“用光信号确定两个参考系的坐标标度”的方法,确实非常简洁方便,但感觉书中虽然对这种方法的原理做了解释,但仍缺乏一个严格的证明。这个方法用洛伦茨变换可以严格证明,但我想到了一个更为简洁的几何证明法,现发在本吧内:
原书内容如下:


我的证明如下:

如上图所示,时间轴t、原点O和等时线x构成静系时空坐标系;时间轴t’、原点O和等时线x’构成动系时空坐标系。OQ和OQ’是光的世界线。线段AB是由A点出发光的世界线,平行于OQ;线段BC是由B点出发光的世界线,平行于OQ’。
只要证明△AOB与△BOC相似,就可以推出AO/OB=BO/OC,进而推出OB2=AO*OC
以下是证明过程:
第一步
因:角ABO(角1)与角BOQ(角1’)是内错角,
所以:角1=角1’
因:光的世界线OQ位于角BOx’的平分线上,且t’轴与x’轴正交
所以:角1’是半个正交角(45度)
推得:角1也是半个正交角(45度)
同理可以推的:角BCO(角2)=角COQ’(角2’)=半个正交角(45度)
所以:角1=角2=45度(即角ABO=角BCO,尽管它们“看上去”不相等)
第二步
角AOB=角BOC(公共角)
第三步
根据第一步和第二步的结果,以及相似三角形的判断条件(两角对应相等则两三角形相似),就可以推得△AOB与△BOC相似,进而推出AO/OB=BO/OC=> OB2=AO*OC
这就是神奇的闵氏几何,尽管“看上去”不相似的两个三角形,其实却是相似的!上述证明不知正确与否,欢迎吧主和感兴趣的吧友批评指正。如果黄献民先生能看到此帖,也敬请黄先生(@huangxianmin)批评指正。
另外,用洛伦茨变换也可以证明OB2=AO*OC,不过比较麻烦,我也证明出来了,等以后有时间整理好后再发在吧里。


IP属地:新疆1楼2017-08-05 11:28回复
    订正:由于百度贴吧不能识别上标,把“OB的平方”误改为了“OB2”。


    IP属地:新疆2楼2017-08-05 11:32
    回复
      科普作家张轩中先生几年前曾经做了一个视频 用相似三角形解决这个问题
      http://v.youku.com/v_show/id_XNTA0NDg2NzQ4.html
      http://www.guokr.com/blog/435833/
      你可以看看
      但我对闵氏时空几何下 如何严格的定义角度这个量 还是没深入研究 这里涉及到光的世界线在闵氏几何中与其他直线(非光的世界线)之间的角都是无穷大
      另外你提到45度角 在闵氏几何中是不对的 你看看我书中关于闵氏几何中弧长与角度的关系就应该明白了


      IP属地:北京3楼2017-08-10 22:28
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