截文二:在《狭义与广义相对论浅说》一书中对同时的相对性所作详细阐述的原文和配图【3】:假设有一列很长的火车,以恒速 v 沿着如图标明的方向在轨道上行驶。在这列火车上旅行的人们可以很方便地把火车当作刚性参考物体(坐标系);他们参照火车来观察一切事件。因而,在铁路线上发生的每一个事件也在火车上某一特定地点发生。而且完全和相对路基所作的同时性定义一样,我们也能相对火车作出同时性的定义。但是,作为一个自然的推论,下述问题就自然产生(参见图一):
对于铁路路基来说同时的两个事件(例如A、B两处雷击),对于火车来说是否也是同时的呢?我们将直接证明,回答必然是否定的。
当我们说A、B两处雷击相对于路基而言是同时的,我们的意思是:在发生闪电的A处和B处所发出的光,在路基A→B这段距离的中点m相遇。但是事件A和B也对应于火车上的A点和B点。令M为在行驶中的火车上A→B这段距离的中点。正当雷电闪光发生的时候(从路基上判断),点M自然与点m重合,但是点M以火车的速度v向图中的右方移动。如果坐在火车上M处的一个观察者并不具有这个速度,那么他就总是停留在m点,雷电闪光A和B所发出的光就同时到达他这里,也就是说正好在他所在的地方相遇。可是实际上(相对于铁路路基来考虑)这个观察者正在朝着来自B的光线急速前进,同时他又在来自A的光线前方向前行进。因此这个观察者将先看见自B发出的光线,后看见自A发出的光线。所以,把列车当作参考物体的观察者就必然得出这样的结论,即雷电闪光B先于雷电闪光A发生。这样我们就得出以下的重要结果:对于路基是同时的若干事件,对于火车并不是同时的,反之亦然(同时的相对性)。每一个参考物体(坐标系)都有他本身的特殊的时间;除非我们讲出关于时间的陈述是相对于哪一个参考物体的,否则关于一个事件的时间的陈述就没有意义。 带着空间的各向平等性与光速可变分析,也会得出这样的结论:如果在闪电发生的那个瞬间,在A,B的中点的火车上也有一个人,火车一直在朝着B点方向运动。你站在地面上,会认为B点的闪光比A点的闪光先到达这个人的眼里。 两个事件:1,雷电击到a,b两点;2,闪电从a,b点到达观察者。 2中物体的运动,造成空间的变化,使闪光不是同时到达两点。机械波也会如此。这类现象与物体已经开始运动,但光没有传到我们眼里,我们看到物体运动的时候与物体运动的时候不是同时的,现象类似。1中物体的运动对雷电击到a,b两点没有影响。对运动的观察者来说,雷电也是同时到达a,b两点的。不同的是,从a,b发出的光不是同时到达观察者的。同理,如果雷电同时击中运动物体上的两点,对于静止系来说,也是同时击中的。
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