相对论为何"永远正确":(五)狡辩,捍相者特有的语言(3,中) 狡辩术之三:偷换概念,频移主题(续) 事实证明,一些捍相者不仅在必要或方便时偷换自己的概念,而且也在与人辩论时偷换他人的概念;物理学家丁格尔对此深有体会。不过在具体讲述发生的故事之前,我们先简单回顾一下有关洛伦兹变换的知识;但是为了简化问题,我们把空间设为一维。 假定有两个相互之间做速度大小为v的匀速直线运动的参照系K、k,为方便起见我们把K称为静止系而把k称作运动系,其时空坐标分别以(x,t)与(ξ,τ)表示。我们进一步假定有两只构造与运行机制完全相同的时钟A、B分别放置在K系与k系的坐标原点,并且假定在两个坐标原点重合的一刹那两个时钟都指向零时(t=τ=0)。以c表示光在真空媒介的速度,并定义β=1/√(1-v*v/c*c),于是根据洛伦兹变换及其逆变换,我们有 τ=β(t-vx/c*c);t=β(τ+vξ/c*c) 以上是爱因斯坦的狭义相对论给出的标准关系式(【Ein05】)。 例四、1962年9月8日,英国《自然》杂志发表了丁格尔一篇题为"狭义相对论"短文(【Din62】),文章质疑狭义相对论的正确性,其理由是,在洛伦兹变换的标准场合(见本例子之前的说明),一方面根据洛伦兹变换,坐落于静系K的时钟A要比坐落于动系k的时钟B快,而另一方面,根据这个变换的逆变换,K系的时钟A要比k系的时钟B慢;既然时钟的变快与变慢都是被爱因斯坦当做客观发生的事实而描述的,不是被当做观察者效应,于是A钟同时比B钟既快且慢构成了自相矛盾。丁格尔的推导如下: (1)在K系看来,B钟的空间坐标为x=vt,代入洛伦兹变换可得,τ=β(t-v*(v*t)/c*c)=t*√(1-v*v/c*c)=t/β; (2)而在k系看来,A钟的空间坐标为ξ=-vτ,代入逆变换可得,t=β(τ+v*(-v*τ)/c*c)=τ*√(1-v*v/c*c)=τ/β; 这样,τ=t/β与t=τ/β构成了自相矛盾。 丁格尔的文章发表之后,很久没有人回应他的质疑;终于,到了1963年3月30日,《自然》杂志发表了著名物理学家波恩对丁格尔的反驳(【Bor63】)。波恩是怎么反驳的呢?相信读者看了一定会"大长见识"。 波恩说,丁格尔啊,你错了,为什么呢?因为你问错了问题;那么为何问错了问题了呢?因为你不能两次总是问同一个问题,"动系k内的时钟在由静系K看来,其运行速率是多少?",而是应该:在情形(1),你要问,"动系k内的时钟在由静系K看来,其运行速率是多少?";而在情形(2),你要问,"静系K内的时钟在由动系k看来,其运行速率是多少?"然后波恩得出结论,说t与τ在丁格尔的情形(1)与情形(2)其实有着不同的含义,所以丁格尔所说的自相矛盾并不存在。 很新鲜,是吧?你问老师一个问题A,老师先把它重述成问题B,然后再基于问题B对有关情况进行描述,最后告诉你,"你看,你原来的问题所导致的自相矛盾并不存在。"是啊,矛盾当然不存在了,但是这不存在只是相对于老师重新表述的问题而言的,不是相对于你原来所问的问题。当然,如果老师真的忠实地复述了你的原意的话,那么这一切也都不是问题;但是问题是,波恩真的复述了丁格尔的原意了吗?一个人大概不需要受到多少教育即可看清,情况并非如此。既然如此,我们便有理由认为,丁格尔所指出的自相矛盾依然存在。波恩看似解决了问题,其实不过是干了一回偷梁换柱的把戏。 细心而敏锐的读者可能注意到了,一个人问错问题通常可能存在两种情况:一是问题本身包括不正确甚至自相矛盾的表述,二是问了不该问的问题。对于第一种情况,回答问题的人当然有必要、有权利纠正其中不正确的概念或说法,但是在第二种情况下对有关问题不予回答只能属于刻意逃避了。那么丁格尔的问题本身包含了不正确的概念、不正确的表述或者自相矛盾吗?显然没有;如果真有的话,以波恩的聪明也不应该看不出来。所以结论是,丁格尔问了不该问的问题,或者更准确地说,问了让爱因斯坦及其追随者难堪的问题,所以波恩才会说丁格尔错了,因为他问错了问题;所以波恩才会想办法回避。 那么问什么样的问题真的这么重要吗?这还用说;只要想想安徒生童话中皇帝新装的故事一切便可不言自明:千万不能询问皇帝到底穿没有穿衣服,而只能询问皇帝所穿的衣服究竟是什么颜色的--是黑色的,白色,无色的,还是其它颜色?或者,干脆问,皇帝所穿的衣服究竟是透明的还是不透明的?因为即便说他穿着全身透明的衣服,也比说他赤身裸体文明得多呀! 下一个贴子:相对论为何"永远正确":(五)狡辩,捍相者特有的语言(3,下) ~无忧仙人 |