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乘坐高铁时大家应当都有一个体验那就是手机信号非常差。高铁没有开动时手机信号还可以(高铁站台上与车厢内信号差别不大),一旦快速运行起来,信号就不行了。下面根据上篇博文(科学网—论运动介质的麦克斯韦方程 (拓展的麦克斯韦方程) - 王建安的博文 (sciencenet.cn))[1]的结论对这一现象来加以解释:
在两个参考系K(地球) 和 K’ (高铁车厢)上各取一个固定的坐标系oxyz和o’x’y’z’。为了方便,假设两个坐标系的对应坐标轴互相平行,同时设K’相对K以速度v沿x轴的正方向运动,并且在t=t’时两坐标系的原点o和o’重合。 根据修正的光速不变原理10.4236/jmp.2019.1014107.[2]无论光源是否相对地球运动,光源所发出的光,相对地球以太系的速度是恒定不变的。电荷相对地球以太运动产生磁场。所以,静止在K系(地球以太系)中观察,麦克斯韦方程为:
通过洛伦兹变换我们得到在K’系(高铁车厢)中测到的各电磁场分量为:
式中: ,
v是高铁相对于地面的速度。
从方程(2-2)(2-3)(2-5)及(2-6)可以看出,当v→c时,γ→∞,Ez’ →∞、 By’ →∞。所以,速度v越快,高铁车厢内电磁波的变形越大(即Ey’与Ey, By’与By,Ey’与Ez’, By’与Bz’的差别越大),由此导致信号的信噪比越低,所以手机信号越差。
以上讨论供相关科研人员参考。
参考文献
[1].王建安,(2022),科学网—论运动介质的麦克斯韦方程 (拓展的麦克斯韦方程) - 王建安的博文 (sciencenet.cn)
[2]. Wang, J.A. (2019) The Modification of Special Relativity. Journal of Modern Physics, 10, 1615-1644. doi: 10.4236/jmp.2019.1014107.
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