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洛伦兹变换是光信号造成的测量误差吗？ 洛伦兹变换中的光速派什么用场？它是光信号的传播速度吗？有的人用光信号需要传播速度来解释洛伦兹变换的演绎结果。他们认为：由于光信号的传播需要时间，于是使观察者测得对自己的动体长度会变短，运动节奏会变慢。所以，所谓双生子佯谬、长度缩短、时间变慢，都是测量的结果，而不是真实发生的。这个观点影响广泛，不但在相对论者有市场，在一些铁杆反相者中也颇有相信者。他们也相信洛伦兹变换是测量得到的假象。但是，洛伦兹变换又能够推导出质能关系E=mc2，难道原子弹爆炸也是测量的假象？实际上只要稍微动一动脑筋，就可以判断出这种观点是错误的。我们来研究一下高速向观察者开来又离去的火车的测量结果。开来的火车的首、尾图像是同时进入观察者眼睛的，但是它们却不是同时出发的。必须在尾图像到达首图像处时，首图像才出发，但是这时火车头已经运动了vt。所以观察所得的火车的长度L’=ct=L+vt。比实际长度L长了。离开的火车的测量长度只要将－v代替v：L’=ct=L－vt。比实际长度L短了。这是因为头图像到达尾部时尾部已经离开了观察者vt。显然，这两个公式与洛伦兹变换x’=k (x－vt)是不一样的，与尺缩公式L’=L/k也不一样。注：k=1/√(1—v2/c2) 孰是孰非，大家可以仔细想一想。狭义相对论根据动体的时间膨胀公式，认为不管物体是接近或离开，测得的动体的变化节奏都要变慢。观察到的高速介子的半衰期要延缓，高速飞机上的原子钟也要走得慢。我们应该可以通过实践来检验钟的变慢是否观察效应：让人坐在飞机上与原子钟一起绕地球转，把他们的现场进行电视转播。同时也把地面观察站和地面钟进行一起进行转播。如果飞机上观察到的图像是地面慢，而地面上观察到的图像是飞机慢，那么相对论的时钟佯谬就被证明了。但是，笔者认为：这是不可能的。我们只要稍微想一想，就能够知道：高速接近观察者的物体，被观察者测得的物体运动节奏将变快。而高速离开的物体，测得其运动的节奏将变慢。明显与相对论不符合。要求得动体在观察者眼中测得的运动节奏变化规律，也非常简单，因为我们已经有现成的多普勒效应的公式了。多普勒效应的公式中有频率，它的倒数——周期的量纲与时间一样。所以只要将f’=1/T’，f=1/T代入波速与波源速运动方向相同的多普勒公式（即运动波源接近观察者）就可以了：f’=cf / ( c－v)1/T’=c/T(c－v)T’=T(c－v)/c=T（1－v/c）。显然，接近观察者时物体的变化周期小了。必须指出的是，上述还是经典的。考虑到高速物体的时间膨胀，公式应该改为：T’=kT(c－v)/c=kT（1－v/c）波源离开观察者时，也只要把v改成—v即可。其结果是周期变大。综上所述，洛伦兹变换的演绎结果与观察者的观察结果的完全不一样的。 周宪 |