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或许大家会觉得上述论题过于啰嗦，但对这些问题的回答可引出对另一个重要问题判断． 沈建其关心的问题将在此贴中提出。 |
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后两个问题，在经典理论中也有同样确定的答案。
问题的关键是观察，你认为这样才是观察？泛泛的讲观察，对不同的人而言，有着不同的解读，正如zhuyimin_77发贴问的“不知大家观测这个词在相对论里面如何理解?” 黄先生提出问题时，应该先明确你所谓的“观察”到底是何含义？讨论或许就会减少很多争议。至少不会再根据对“观察”的不同理解，通过不同的论述，得出不同结论了。 |
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久广先生：
“观察”一词在物理学中的含义是明确的，是“测量”的一种通俗说法。 至于zhuyimin_77提的问题，应该说也不是问题，在相对论中，严格来说都是扣除了光的传播时间后的时间，除非这种传播延时可以忽略不计。 |
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为了方便大家讨论，这里先贴出一段爱因斯坦对同时性的相对性的论证。
爱因斯坦曾引入过这样一个例子： 一列列车以一定速度通过站台，在列车的首、尾及中点处各有一个观察者。现在假定，列车和站台为雷电所击，雷电击中列车的首尾，而且在站台所在的参考系看，A、B两处的雷击闪光是同时发生的。也就是说，站台上A、B连线中点处的观察者C可以同时观察到A、B两处的闪光。但列车上中点处的观察者C~是否在同一时刻看到首尾两处的闪光呢？只有当他在同一时刻看到两处的闪光，他才确认这两处雷击是同时发生的。在站台参考系上的观察者看来，当来自前端的闪光到达中点处的观察者C~，他已朝着闪光方向运动了一段距离，以致于后端的闪光此刻还未到达C~。因此，列车中点处的观察者C~必然得出结论：两个事件不是同时发生的，列车的前端比后端先遭雷击。 |
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黄先生,回答明确,本身没有意思.要看他的回答背后的说明,才有意思.
考试的客观题就是没有意义的题目,只是让考官批改起来方便而已.国外的考试已经没有选择题与判断题了. 关于您提到的例子,其中提到一句话: "在站台参考系上的观察者看来...因此，列车中点处的观察者C~必然得出结论". 我不知道这个因果关系是黄先生加上去的还是爱因斯坦论文中就有的,无论如何,我认为我们不能将"在站台参考系上的观察者看到"后得到的思维结论加给"列车中点处的观察者C~"的. 列车中点处的观察者C~能不能同时观察到两个闪光,这个问题,应该使用它自己的参考系内的距离与波速度去计算. 列车中点处的观察者C~如何去计算呢? 可以用反演法,比较方便(原来过程是雷电击发,射向C~,现在应该考虑其反演过程.过去有一位网民提过这种方法,我当时不知道其含义,现在我明白了). 我下面把雷击改为电灯发光,且电灯固定在铁路上.这没有改变原题含义,但可以带来方便. 于是,列车中点处的观察者C~自己发射光,射向电灯. 其中一盏电灯飞奔自己而来(电灯速度是v), 利用"光速不变"原理,得到 L-vt=ct. 注意:vt是电灯飞奔过的距离(不是列出通过的距离,因为我以C~为参考系,列车是不动的): c是"光速不变"的c. 于是t=L/(c+v). 这是C~发射的光波射倒电灯上的时间. 另一盏电灯远离自己而去(电灯速度是v), 利用"光速不变"原理,得到 L+vt=ct. 注意:vt是电灯飞奔过的距离(不是列出通过的距离,因为我以C~为参考系,列车是不动的): c是"光速不变"的c. 于是t=L/(c-v). 这是C~发射的光波射倒电灯上的时间. 以上两个时间不同. 也就是说,在承认"光速不变"后,以上两个时间不同. 如果放弃光速不变,在牛顿力学中思考,那么: 列车中点处的观察者C~自己发射光,射向电灯,自己是在追光,按照牛顿力学的计算,火车上这个光速是c-v, 所以我们有:L-vt=(c-v)t, 得到t=L/c. 对于另一种情况,L+vt=(c+v)t, 得到t=L/c. 所以,在牛顿力学中,火车上光速是c-v, c+v, 那么这两个时间都是L/c. 结论: 承认光速不变,得到同时的相对性; 放弃光速不变,得到同时的绝对性. 这个火车问题,无论在牛顿力学还是在相对论中,都可以解释,尽管结论不同,但都是自洽的. 仅仅靠分析,是得不到同时的相对性的,必须引入光速不变,才产生同时的相对性,否则就得到同时的绝对性. |
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建其：
我楼上的例子是从书上搬过来的，我并没有加进行什么。 我们还是先讨论爱因斯坦的例子，再来谈你的例子。 请你针对爱因斯坦的例子明确回答： 1、上述论证过程中所说的“在站台参考系上的观察者看来，当来自前端的闪光到达中点处的观察者C~”中的“闪光”是“站台系”中呈现的光还是“列车系”中呈现的光？ 2、很明显，上述论证过程是以“站台系”中的闪光为基础来分析两边的闪光存在时间差的，但这一时间差能不能代表“列车系”中的闪光在中点观察者看来也存在时间差？ 3、如果不能，爱因斯坦关于同时性的相对性的论证还成立吗？ |
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如何在地上“测量”一个高速运动物体（如飞机）的长度？这实际上更多的是推理而非测量。
如果速度很高，接近光速，且需要考虑光传播的时间，则“观察”到的长度肯定会变化的。 人们习惯于不考虑光传播的时间，但在讨论与相对论有关的问题时，将会得出现错误的结论，只是通常意识不到而已。这样的问题是普遍存在的，如果仔细推敲一下，就会发现问题到处都是。而“观察”之类的概念，也都是有点模棱两可的。或许是因为他们在使用这些概念时，并没有意识到其中的差别。 |
| To 黄德民先生，我的不是新例子，而是对您的这个爱因斯坦例子（从教材上取来）的解答。 |
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1、上述论证过程中所说的“在站台参考系上的观察者看来，当来自前端的闪光到达中点处的观察者C~”中的“闪光”是“站台系”中呈现的光还是“列车系”中呈现的光？
【【【SHEN RE: 列车是开放的，两个观察者可以看到同一个光波。所以是一个光波，但两个光波物理现象（现象依赖于参考系）。不知道我这样回答，有没有回答清楚您的问题。】】 2、很明显，上述论证过程是以“站台系”中的闪光为基础来分析两边的闪光存在时间差的，但这一时间差能不能代表“列车系”中的闪光在中点观察者看来也存在时间差？ 【【【SHEN RE: 当然不能。我昨天已经说过，我们不能用站台上的观察者的思维过程强加给列车上的观察者。 所以，对于这个例子中的解答法，我不满意，即使这个解答由爱因斯坦给出。】】】 3、如果不能，爱因斯坦关于同时性的相对性的论证还成立吗？ 【【【SHEN RE: 的确不成立。这类解答法中的毛病，我多年前已经发觉，无论教材与爱因斯坦多么权威，我还是对它的解答不满意。所以，我早有重新写这个教材的打算。】】】】 【【【SHEN RE: 对于爱因斯坦的火车例子，尽管教材上（包括爱因斯坦本人）一直是这么解答的，但我总感到他们的解答语焉不详，很容易导致读者误解。我认为，对于这个例子，应该给出牛顿力学与相对论两套答案，让读者做比较，干净利索，这样可以避免误解。教材上只给出一套答案，又没有交代哪些是牛顿力学与相对论共同遵守的约定，那些是有区别的约定，拖泥带水，所以极度不好。 黄先生千万注意，我的不是新例子，而是一种改进的解答。 我认为我的解答应该是完整的解答。】】 |
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黄先生，您我对爱因斯坦的解答都不满意，这说明我们对于基本概念本就理解一致，因此原本不必通过选择题与判断题来考查基本知识。我说过，对于狭义相对论，您我之间有90％的理解一致性。
注意：不要再说我的“例子”。我的是爱因斯坦例子的解答，不是新的例子。只不过我的解答法中含有所谓的“反演法”（光波由中点向火车两头反演），但这只是解题技巧，好比辅助线，因为反演是可逆的，所以这种反演是合法的。 |
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黄先生似乎没有注意到，如果考虑光的传播所用的时间，则尺缩是"看"不到的。发现这一结果的时间，是在爱因斯坦死后。此前的物理界真的认为是可以看到尺缩的，物理学界当然会犯常识性错误，类似的错误是时常可以看到的。
不知道你是否注意到了，考虑光传播的时间后，运动物体的长度会变化。 |
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To 22楼 黄德民先生，
我们的计算前提自然是“两只一模一样的钟，走率同步，且初始时刻已经校核”。在这个前提下，得到了“时间间隔”自然就意味着得到了“时刻”。 关于“观察者观察到的任何物理现象都是在他自己时空中呈现出来的，他无法也不可能观察到其他观察者时空中呈现的物理现象”，我承认爱因斯坦的做法没有符合这一点（我多次指出，我对教材是有我个人看法的），但我认为我的计算已经避免了这一点。 关于您的“请你们思考一下一个声的传播问题并加以类比。一列列车高速通过站台，雷电恰好击中列车的中点。现在请分析从列车系和站台系来分别分析一下，列车的两端是否能同时接收到声波？？ ” 关于这个问题，我也可以利用牛顿力学与相对论两种理论来计算。区别在于，要贯彻一点，在牛顿理论中，声速变换是C+v,C-v；在相对论中，声速变换是（C+v）/（1+Cv/cc）, (C-v）/（1-Cv/cc）.这里，大C表示声速，小c表示光速。 其他计算步骤完全一样（即利用牛顿力学与相对论两种理论来计算同一个问题，方法与公式一模一样，只要注意上面的那一点小区别就行）。 |
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关于火车的问题，其本质上是“同时”问题。
“同时”是一个约定的概念，但是，由于人们无法放开已有的认识“情结”，各自固守着自己的“约定”，而无法接受不同“约定”下的“同时”。此种情况下，人们永远争论不清的。 牛顿力学的“同时”建立在无穷大速度不变的基础上，传统上，人们固执地坚持“只有这种无穷大速度下的同时才能称为同时”。而相对论已经改变了这种约定，以光速不变来定义或约定同时。这是两种不同内涵的同时，相对各自的约定都是成立的。 我们必须放开“思想包袱”，有些问题才能得到正确的解释。“同时”不一定非要是“无穷大速度不变”下的那种同时，也不一定非要是“光速不变”下的那种同时。“同时”可以有无数的约定或定义，牛顿力学和相对论只是各自选择了其中的一个。 由于“同时”是一个约定的概念，因此，你永远都不能证明只有牛顿的“同时”才是正确的，也不能证明只有相对论中的同时才是正确的。爱因斯坦火车的例子，其实就是相对论“同时”的一个定义或约定，不再是牛顿力学的“同时”。 |
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建其、fuj0先生：
我在22楼所说的前2点只是想向父们说明你们所举的例子（及爱的第2个例子）没有爱因斯坦的第1个例子好，所以未被广泛采纳。你们一时理解不了，也就算了，我不强求。我说的第3点才是关键。 无论是爱因斯坦的第一个例子还是第二个例子（包括你们的例子），有一个共同的致命性的错误，就是都用到了与观察者所在的参考系不同的参考系内传播的光（要知道，按相对论的观点，观察者是无法观察到其它参考系时空中的光的，自然也就无法接收到其它参考系的光）的光来计算从光发出到他接收所用的时间。你们始终理解不了，那么请你们明确回答一个问题： 一列列车高速通过站台，当列车中点与站台中点重合时，雷电正好击该点。 建其，请你回答：在站台系的观察者看来，该闪光形成的波阵面是以站台中点为球心的球面呢，还是以不断运动的列车中点为球心的球面呢，或者他能看到这两种球面？ 建其，请你回答：在列车系的观察者看来，该闪光形成的波阵面是以列车中点为球心的球面呢，还是以不断后退的站台中点为球心的球面呢，或者他能看到这两种球面？ |