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摘 要：本文通过一个简单的理想实验证明了狭义相对论中的时间延缓效应存在着严重的漏洞。该漏洞似乎是无法修复的。如果不修复这一漏洞，狭义相对论的理论可能并不成立。 时间延缓效应的漏洞 设想存在两个惯性笛卡尔坐标系S系和S'系，其中S'系以速度v相对S系沿着其x轴的正方向运动。当t=t'=0时，两坐标系的原点O和O'重合，两坐标系也重合。当在S'系的t'时刻，S'系各点同时开始匀减速，直至静止在S系上。我们的问题是：在相对静止后，两坐标系的原点O和O'之间的距离是多少？我们可以分别在两个坐标系内求解。 在S系内的观察者看到：t=0时，S'系的原点O'以速度v沿着S系的x轴的正方向运动，根据狭义相对论的时间延缓效应，t=t'/α 时（其中α为只和速度v有关的常数），O'运动到距离原点O的距离为vt的x轴的A处并开始减速，经过减速距离L后静止在S系的x轴的B处。因此S系的观察者得出结论，在相对静止后，原点O'到原点O的距离是：OA+AB。即vt+L。 对上述过程在S'系内的观察者则看到：t'=0时，S系的原点O以速度v沿着S'系的x'轴的负方向运动，t'时，O运动到距离原点O'的距离为vt'的x'轴的A'处，由于这时S'系所有的点同时开始减速，因此O相对A'在t'时刻也会开始减速，当经过减速距离L'后原点O静止在S'系的x'轴的B'处。因此S'系的观察者得出结论，在相对静止后，原点O到原点O'的距离是O'A'+A'B' 即vt'+L'。 因为经过减速后两个坐标系的原点O和O'已经相对静止，因此两个坐标系的观察者测量出的距离必然相等。所以有 vt'+L'= vt+L （1） 如果假定减速开始时间发生在t'+Δt'=αt+αΔt 时刻，减速的方式保持不变，则减速距离L和L'和匀速运动的时间无关，所以减速距离不变。 v(t'+Δt')+L'= v(t+Δt)+L （2） 联立式（1）式（2）解得：Δt'=Δt。所以必有：α=1；t'=t。这就说明狭义相对论的时间延缓效应并不存在。如果一定存在，则会出现两坐标系的原点O和O'在相对静止后，它们之间的距离有两个解。这显然是个荒谬的结论。 狭义相对论的一个重要的结论就是时间延缓效应。人们经常用"双生子"来质疑时间延缓效应。通过比对二者的时间来发现狭义相对论的不自洽。我们同样可以研究双生子之间的距离来发现问题。由于双生子各自的时间不同但相对运动速度却是相同的，因此双生子观测对方离开自己的距离是不同的，而且匀速运动的时间越长这一差别越大。为了比较这一差别，可以通过让其中的一个减速来达到二者相对静止。静止后这一差别应该消失。换言之，静止后两个参照系观测的距离应该相等。因为一经开始减速，其中一个已经不是惯性系了，也许可以利用两个参照系观测的减速距离不等来消除这一差别。但减速距离与匀速运动的时间无关，所以不可能补偿任意时间的匀速运动造成的差别。因此上述漏洞似乎是无法修补的，狭义相对论的理论很可能是错误的。 |