光速不变有两个方面的表现:举例来说,火车在地面上运动,不管火车的速度怎样,射到地面上的车灯光速都一样,这是一方面的光速不变;第二方面的光速不变是:不管火车的速度怎样,在车厢中用原子钟测得的光速也都一样,并且与在地面上用原子钟测得的光速相同,同为一个常数---299792358m/s。
我们用Cd表示地面上的光速,用Cv表示车上的光速,用V表示火车的速度,我发现三者有如下关系:Cd^2=V^2+Cv^2,第一种光速不变说Cd总是不变的,Cv随着V的速度的变化而变化,当V增大时,Cv减小;当V减小时,Cv增大,二者的平方和不变。这说明车厢的光速随车速的不同而不同,也就是说它是可变的。而第二种情形的光速不变说车厢中的光速(Cv)是不变的,两种说法相矛盾,这到底是怎么回事呢?经过反复思索,我弄清了问题的症结,原来是使用的时间标准在作怪。在第一种光速不变情形中,车厢的光速(Cv)是通过公式Cv^2=Cd^2 - V^2计算得到的,三个速度使用的时间标准是统一的,都是使用的地面静态条件下的时间标准.凡在一个公式中使用的标准都是统一的,因为公式没有自动变换标准的功能.在时间标准统一的情形下,虽然地面上的光速不变,但火车上的光速是变化的;在第二种光速不变的情形中,地面上的光速和火车上的光速都是实地测量到的,在测量中,各自使用了各自的时间标准,使用的时间标准是不统一的,地面上的光速和车速的测量使用的是地面的时间标准,而火车厢中的光速的测量使用的是车厢中的时间标准,两个时间标准实际上是不一样的。这个问题在前面“时间”基准的章节中作了初步的探讨。 |