同时的相对性的衍生问题

关键字：同时，相对性，光速不变，观察者，时间，空间，相对论 

一般同时的相对性都是这样说的:

‘假设一列很长的火车在沿平直轨道飞快地匀速行驶.车厢中央有一个光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前壁和后壁，这是两个事件.车上的观察者认为两个事件是同时的.在他看来这很好解释，因为车厢是个惯性系，光向前、后传播的速度相同，光源又在车厢的中央，闪光当然会同时到达前后两壁（图甲）.车下的观察者则不以为然.他观测到，闪光先到达后壁，后到达前壁.他的解释是：地面也是一个惯性系，闪光向前、后传播的速度对地面也是相同的，但是在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些，到达前壁的时刻也就晚些（图乙），这两个事件不同时.'

所以我们得出同时具有相对性。

在《测试一下你对相对论的理解程度》中，我们讲到‘在同时的相对性中，通常描述的是一中两个钟表与物体运动方向在一条直线或平行线上的情况。还有另一种放法，垂直放法。两个钟表竖着放，两表连线与运动方向垂直。'当钟表与运动方向垂直的时候，此时不产生同时的相对性。这里不再细说。我们要说的是另一个问题。

在时间的相对性中我们用的是光的两次路程来表示时间。在同时的相对性中用两次路程描述会发生什么情况？

我们如何看见物体？当物体发出或反射的光进入我们眼中，我们看到物体。

在同时的相对性的例子中，车上的观察者会认为光同时到达O点；车下的观察者会认为，‘地面也是一个惯性系，闪光向前、后传播的速度对地面也是相同的，但是在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些，到达前壁的时刻也就晚些（图乙），这两个事件不同时.但当光线返回的过程中，O点向前行进了一段距离，从车型后壁返回的光线到达O点的距离变长，从车型前壁返回的光线到达O点的距离变短，由于火车的速度不变，所以得出，光线返回时的距离的变化与从O点出发到达前后壁时的距离变化相同，所以光线同时到达O点。

设前壁为A点，后壁为B的点，闪光O对应的是O'点。在车下的观察者认为光从O'点发出。返回的时候，光从A点对应的A'点返回，B点对应的B'点返回。后壁光线的路程是BO'+ B'O，前壁光线的路程是AO'+A'O.

路程的变化分别由A,B点的造成，或O点的运动造成的。三者速度相同，光速不变，三者的空间间隔相同，所以发出光线路程（BO'）等于另一光线的返回路程(A'O); 另一光线的f发出光线路程（AO'）等于这一光线的返回路程（B'O）. BO'= A'O, B'O= AO'.因为路程相同，光速一样，所以所用时间相同，得出两光线同时返回O点。

其实， 在‘车下的观察者会认为，‘地面也是一个惯性系，闪光向前、后传播的速度对地面也是相同的，但是在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些，到达前壁的时刻也就晚些（图乙）'这里根本就没有一个具体的计算公式，或许也是我没看到。我们说‘车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些，到达前壁的时刻也就晚些'根据的是什么？根据的是S=vt ?用物理表述就是运动可以改变两物体的空间距离。就是说在光速不变中，虽然光速不变，但物体的运动（例如观察者）可以改变光与物体间的距离。【1】如果运动可以改变两物体的空间距离，包括光，那么光到达观察者的时间就会与观察者的速度有关。观察者远离，光到达观察者的时间就会变长；观察者靠近光，光到达观察者的时间就会变短。（例如在同时的相对性中后壁相当于观察者，  OA=OB, ct= BO',t表示光到达B点所用的时间。那么BO'=OB-vt.那么OB=BO'+vt=ct+vt=（c+v）t.S=OB,根据v=S/t得，v= c+v.即光相对于后壁的速度大于c.在同时的相对性中，在没有否定光速不变的时候我们这样分析，得出大于光速的结论。以后分析会不同。）

变长或变短的时间与观察者的运动速度有关，速度越大，变长或变短的时间越大。

观察者远离光的时候，如果观察者的速度与光速一样，那么光就会到达不了观察者。而通常我们对光速不变原理的理解是，无论观察者如何运动，光速与观察者的速度无关，光速C不变，光可以到达观察者。

如果说光速不变原理中不包含运动可以改变两物体的空间距离的观点，那么同时的相对性中，‘车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些，到达前壁的时刻也就晚些'根据的又是什么？

通过以上的分析，我们是否对光速换个角度理解？从可变的角度来分析？对于光速可变产生的问题，包括时空观，请看前面的文章。

谈一下我对同时的理解

我们对运动快慢的描述有两种，一速度，一度速。速度表示物体单位时间通常空间的多少；度速表示物体在单位空间停留时间的多少。根据度速，不同速度的物体在单位空间停留时间不同，度速越大，物体在单位空间停留的时间越长。那么我们说速度不同的两个物体同时运动中同时是怎么讲的？根据度速的概念，速度大的物体，用度速表示就是越小，比速度小的物体先离开单位空间，或说空间的点。两者不是同时运动的!原来这里的同时是相对于另一运动的物体说的，用另一运动的物体作为标准，来描述两个物体的运动。两个物体同时运动指的是另一运动物体在空间的某一位置时，两物体同时运动。另一运动物体在空间的某一位置，对两物体来说是一样的，都是这一位置。同时就是同一时刻，就是相同的一个时刻。运动物体在空间的位置表示的就是时刻。

就像我们选择参考系描述空间，描述物体运动的空间一样，我们可以选择一运动的物体来描述时间，描述运动物体所用的时间。

这里选择‘运动的物体来描述时间' 中的‘运动的物体'的运动是对于参考系说的。

我们可以选择一个运动物体描述两个运动物体的时间，也可以描述一个运动物体的时间。这个运动的物体的运动可以是直线运动，也可以是曲线运动；可以是匀速运动，也可以是变速运动。例如，一个物体从A运动到B，在一匀速的物体看来，匀速物体从a运动到b的时候，物体从A运动到B。那么物体从A运动到B的时间就是匀速物体从a运动到b。在一加速运动的物体看来，加速物体从x运动到y的时候，物体从A运动到B。那么物体从A运动到B的时间就是加速物体从x运动到y。‘加速物体从x运动到y'与‘匀速物体从a运动到b'表示的时间是一样的，表示的是物体从A运动到B所用的时间，或说物体从A运动到B这段时间。物体从A运动到B所用的时间或说物体从A运动到B这段时间，与我们用匀速物体来表示或变速物体来表示无关。可见变速运动不能使时间发生改变。

描述一个运动的物体，我们选择参考系来描述物体经过的空间，选择一个相对于参考系运动的物体来作为参照物描述物体运动所用的时间，或说运动的长短。这个运动的物体可以描述其他物体运动所用的时间。这个运动的物体可以作为标准描述所有物体运动所用的时间。

我们知道运动就是时间，运动的长短就是时间的长短。例如一个匀速直线运动的物体，经过10m的空间，与经过100m的空间，同样一种运动经过的空间短，我们说运动短，就表示时间短，经过的空间长就表示时间长。（这里运动的长短不可说经过的空间长或短就说时间长或短。因为还有不同的运动经过的空间之说。）

一个运动的物体在另一参考系看来就可能是静止的，运动与静止是相对的。一个运动的物体，经过空间，处在空间的不同位置；在另一参考系看来就可能是静止的，处在空间的同一位置不动。可见空间具有相对性。参考系与空间是相互静止的，参考系与空间一起运动。【2】等空间认识这里不再叙述。我们说时间。

如果一个运动的物体表示的是时间，那么物体在空间的不同位置表示的就是时刻。时间就是不同的时刻的组成。运动的物体在空间的不同位置表示的就是运动的时间。静止的物体在空间的位置不动表示的就是时刻，表示的是静止的时间。一个时刻表示的是静止的时间。一个静止的物体在另一参考系看来就是运动的，那么，静止的时间，含有一个时刻的时间，就会变成不同的时刻的时间，变成运动的时间。一个时刻就变成不同的时刻，有许多的时刻组成。可见时刻的划分取决于运动的大小。

一个物体，无论我们说它是静止的还是运动的，都是对物体运动状态的不同描述，其实物体的运动状态没变。变的是我们对运动状态描述的标准。对于用一个物体描述的时间，无论我们把它描述成一个时刻的时间，还是不同时刻的时间，其实表示的时间是一样的，没有变。变的是我们对时刻的划分标准。

一个物体是静止的还是运动的描述与参考系有关，一个物体运动的大小选择不同的参考系不一样于此是同一个道理。对于用一个物体描述的时间，道理同。这样不同参考系之间一个物体运动的转换，与时间无关。

这样，一个运动的物体表示的时间，与参考系的选择无关。就是说不同参考系间一个物体的运动描述虽然不同，空间描述不同，但时间相同。不同参考系，同一物体描述的运动的大小不同，经过的空间不同，但所用的时间相同，时间不变。

根据度速的观点，度速最小的物体，在单位空间停留的时间最短，当这个物体还没有离开原来的位置的时候，其他物体也没有离开原来的位置。我们说我们用物体还没有离开原来的位置表示时刻，那么在每一时刻，物体都还没有离开原来的位置。当物体离开原来位置的时候，就会到另一位置，此时我们说时刻不再是这一时刻，变成另一时刻了。或许我们可以说在每一时刻，物体都是静止的。时刻表示静止的时间，在静止的时间物体是静止的。不同的时刻表示时间间隔，表示时间是流动的，在每个时刻静止的物体，在不同的时刻，物体处在不同的位置，我们说物体是运动的。时间的流动是由物体的运动造成的。

时间的流动是由物体的运动造成的。

另，物体的运动在时间的流动中才能显现出来。

时间在每一时刻，物体是不动的，是静止的。‘时间在每一时刻'说的是所有的物体各自在空间的每一位置，还没有离开原来的位置。此时，时间就是时刻，时间没有流动到另一时刻或说时间不流动。此时，任何运动的物体在这一时刻都可以看做是静止的。因为物体没有离开原来的位置。只有当时间从某一时刻流动到另一时刻，物体才会从空间的这一位置运动到另一位置。这说的是整体时间，可以用速度最大的物体表示时间。

描述一个物体的运动，可以选择一个物体(这个物体就是参考系)来描述物体经过的空间，选择一个运动的物体(这个物体可以看做一种表)描述物体运动所有的时间。当三者相互静止的时候，运动停止，时间停止。在另一参考系看来参考系是运动的，那么在另一参考系看来静止的物体是运动的，静止的时间或说一个时刻的时间是运动的时间，是时间从不同时刻的流动。

时间的流动是由物体的运动造成的。上面说到是所有的物体时间的流动是由所有物体的运动造成的。我们再说一下局部。‘时间的流动是由物体的运动造成的'可以理解成，表示时间的物体的运动造成时间的流动。另，

物体的运动是由时间的流动造成的。表示时间的物体，的运动造成时间的流动，当表示时间的物体还在空间的某一位置没有离开的时候，表示时间还没有从某一时刻流动到另一时刻，对应着被描述的物体还没有从空间的某一位置离开，表示运动还没有开始，或说物体是静止的。这说的是表示时间的物体的速度大于或等于被描述的物体的速度。 

对于被描述的物体来说，时间是一个自变量。对于描述时间的物体来说，时间是一个因变量，因物体的运动而从一个时刻到另一个时刻，从静止时间变为运动的时间。

当‘表示时间的物体的速度小于被描述的物体的速度'的时候，就会发生运动物体表示的时间还没有从一个时刻离开，流动到另一个时刻，物体已经从空间的一点离开运动到另一点了。

我们可以任选一运动的物体来表示时间，表示物体运动所用的时间。虽然运动不同的物体，在空间的点上或说在空间的每一位置停留的时间不同，（用物体在空间的位置或说空间的点表示时刻，那么速度不同的物体，时刻表示的时间不同。那么一段由一些空间的点组成的空间间隔，对于不同速度的物体表示的时间不同。）但，不同运动的物体表示的时间是一样的。

因为物体的运动都是对应的。物体从空间某一点(或说位置)运动到另一点(或说位置)，永远对应着另一 物体从空间的一点(或说位置)运动到另一点(或说位置)，或者说另一物体一直在空间的一点(或说位置)上。

一个物体在什么时候开始运动是相对于另一运动物体说的，一个物体在什么时候结束运动是相对于另一运动物体说的。一个物体在什么时候开始运动，在什么时候结束运动是相对于另一运动物体说的。就像一个物体从空间哪里开始运动是相对于另一物体说的一样。

物体运动所用的时间就是另一物体的运动。另一物体的运动就是这一物体运动时间。

‘物体从空间某一点(或说位置)运动到另一点(或说位置)，永远对应着另一 物体从空间的一点(或说位置)运动到另一点(或说位置)，或者说另一物体一直在空间的一点(或说位置)上。'中‘物体从空间某一点(或说位置)运动到另一点(或说位置)'说的是物体的运动的话，

‘另一 物体从空间的一点(或说位置)运动到另一点(或说位置)'说的就是时间，就是运动物体所用的时间，或说运动物体所对应的时间。时间就是运动。运动表示其它物体什么时候开始运动，什么时候停止运动的时候就是时间。因此我们说，运动的物体在另一物体看来就是时间。【4】

物体的运动都是对应的（例如任两个物体），物体运动经过的空间与物体的速度是成反比的。即S1/S2=V2/V1. 有S1/S2=V2/V1得，S1/V1=S2/V2.就是说一个物体运动所用的时间与物体经过的空间成正比，与物体运动的快慢成反比。时间t=S/V.

‘运动表示其它物体什么时候开始运动，什么时候停止运动的时候就是时间。'我们也可以说成，物体运动所用的时间是通过另一运动的物体来表示的。所有运动的物体所用的时间是通过另一运动的物体来表示的。这样我们可以用同一个运动的物体表示所有运动的物体所用的时间。所有运动的物体所用的时间就可以用一个同一的形式表示。时间是同一的。当然，我们也可以选择任一运动的物体来表示时间，描述其它物体的运动（或说其它物体运动所用的时间）。

物体运动所用的时间是时间的一部分，好比物体运动经过的空间是空间的一部分。

物体运动所用的时间就是另一物体的时间。物体运动所用的时间对于其它物体来说就是时间。

摘要：我们通过参考系描述空间，描述物体运动经过的空间；通过相对于参考系运动的物体描述时间，描述物体运动所用的时间。我们把描述时间的物体叫做钟表。我们可以选择任意物体为参考系，参考系是平等的。我们可以选择任意运动的物体描述时间，运动的物体是平等的。参考系是平等的，描述的空间是平等的，一样的。运动的物体是平等的或说钟表是平等的，描述的时间是平等的，一样的。

运动的物体什么时候开始的，什么时候结束的，都可以通过另一运动的物体在空间的位置来描述。运动的过程，可以通过另一运动的物体的运动来描述。运动的过程就是时间。

任意两个运动的物体，我们可以把其中一个物体作为被描述的物体，另一物体用来描述这个物体的运动，那么另一物体的运动就是时间，可以描述被描述物体的运动过程。同样，另一物体也可以作为被描述的物体，这个物体用来描述另一物体的运动。这时，这个物体的运动就是时间，可以描述另一物体的运动过程。如果这个物体的运动过程比较短，就会只描述出另一物体的部分运动过程。其他的运动过程就用静止表示了。虽然静止与运动表示的时间是一样的，但通常我们用运动表示静止。运动的物体从空间一位置运动到某一位置的时候，即一段时间，那个物体一直静止在空间的一位置。较少说，那个物体静止在空间的一位置的时候，运动的物体从空间一位置运动到某一位置。其实，两种描述是等效的。

参考系描述物体经过的空间，钟表（即运动的物体）描述物体运动经历的时间。参考系与钟表描述出物体运动经过的空间经历的时间，我们就可以描述出物体运动的快慢，比较出运动大小的不同。可以描述出物体运动状态相对于时间的改变，描述出物体运动状态相对于时间改变的快慢。

参考系描述物体经过的空间，钟表（即运动的物体）描述物体运动经历的时间。描述一个物体运动的时候，选择另外一个物体作为参考系，那么另外这个物体就不能作为钟表来表示物体的运动所有的时间。就是说描述物体运动的时候，一个物体只能作为参考系或钟表其中一个。我们不能用一个物体表示出来运动经过的空间，同时表示出运动经历的时间。一个物体的运动经过的空间与经历的时间必须两个物体才能表示出来。因为静止只能表示时刻，表示的是不流动的时间，通常我们说的时间是流动的时间。表示时间的是运动的物体，而运动的物体作为参考系的时候，相当于自身是静止的。

两个物体的同时是相对于另一运动物体说的，不是相对于参考系说的。参考系的选择与描述时间无关，与同时无关。参考系的选择影响的是物体运动经过的空间。

时间就是运动。运动就是时间。运动的过程就是时间。‘运动的过程'指的是某种运动经历的空间。经历的空间就是位移。‘某种运动经历的空间'不是位移，是某种运动的位移。运动的过程有长短，怎么表示运动的过程（或说运动过程）呢？首先，不是位移但与位移有关。同一种运动，例如匀速直线运动，速度V，运动过程越长，位移越长；运动越短，位移越短。就是说运动过程与位移成正比。其次，相同的位移，无论变速还是匀速，速度越大，运动过程越短；速度越小，运动过程越长。就是说运动过程与速度成反比。综合以上我得出运动过程与位移成正比，与运动的快慢速度成反比。即时间与与位移成正比，与运动的快慢速度成反比。时间用t表示，速度用V表示，位移用S表示，时间与位移，速度的关系就是t=S/V.

时间起源于运动，或说时间的起点就是运动。运动的开始就是时间的开始。当所有的物体都是静止的时候，无所谓时间。因为时间没有不同，没有变化，时间只是含有一个时刻的时间。运动的过程就是时间流动的过程，因为只有物体处在空间的不同位置，才能表示时间的不同时刻，才能显示时间的不同；时间的不同，才能说时间是变化的。时间是变化的就是时间的流动。

个别物体的运动过程是时间的一部分。所有物体的运动过程组成时间。个别物体的运动的停止不表示时间的停止，所有物体的运动停止却表示时间停止。

运动过程与运动大小的关系 个别物体运动过程有长短，但不是速度大的物体，运动过程就长；速度小的物体，运动过程就短。匀速的运动，运动过程就均匀；变速的运动，运动过程就是变化的。运动过程与速度的大小无关。与变速运动无关。

运动的物体可以受力静止，静止的物体可以受力运动。力能使物体运动起来，力能使运动的物体静止，使运动消失。力能使物体产生速度，力是物体产生速度的原因。力是消灭速度的原因。力能使速度发生改变，是速度发生改变的原因。

我们知道力是使物体运动方向发生改变的原因，如果物体不受力，那么运动的物体方向不发生改变。不受力，匀速直线运动的物体具有保持运动不变的性质。因此，一个运动的物体不受力，运动将会一直持续下去。就是说运动过程一直持续不断。静止的物体可以受力运动，就是说力是使物体开始运动的原因。运动的物体可以受力静止，就是说力是使物体停止运动的原因。

因此一个物体运动的开始与就结束与物体受力有关。运动过程的长短与力有关，与速度的大小无关。另不受力时候，匀速直线运动的物体具有保持运动不变，即运动持续不断。

加速度可以理解为每秒产生的速度或者每秒消灭的速度。一个物体的运动变快或变慢，速度变大或变小，对运动过程没有影响。或者说对这个物体是运动没有影响，直到物体静止为止。

运动过程是一个有长短的量，是一个与长短有关的量。运动有快慢，但运动过程不能说快慢。无论运动快还是运动慢，都是运动。运动过程只是对运动从开始到结束的描述，运动过程有长短之分，却没有快慢之说。

不是同时运动的两个物体，后运动的物体开始运动的时候必然对应着早运动的物体在空间的某一位置。‘早运动的物体在空间的某一位置'我们可以称之谓某一时刻，我们可以说后运动的物体在某一时刻开始运动。

力可以使运动的物体静止。当力使个别的物体运动停止的时候，时间依然存在。我们可以用另一运动的物体表示静止的物体静止了多长时间。不用运动表示静止的时间的时候，静止的时间依然存在。当所有的物体都静止的时候，时间依然存在。欧美可以用静止表示时间的存在。静止与运动是时间的两种表示方式，表示的时间是一样的。两种表示是等价的，可以相互转换。

静止过程（或说静止的过程）与运动过程一样，静止的过程有长短，但我们不能说静止的过程多快，或多慢。这里静止的过程指的是静止存在的长短，存在的时间，不是说物体由运动变为静止的过程。运动过程一样指的是运动存在的长短，存在的时间，不是说物体由静止变为运动的过程。

运动和静止都可以用来表示时间，但时间与物体是静止或运动无关。时间不会因为物体静止而时间消失，不会因为物体运动而时间加快。静止与运动之所以能够表示时间是因为静止的过程与运动的过程都是时间的过程，运动过程的长短，静止过程的长短，就是时间的长短。时间与物体是静止还是运动无关。物体的存在就是时间。运动是不同时刻的开始。物体存在于时间中。在推之，没有物体或许时间依然存在。时间与有无物体无关。

用运动表示时间，物体经历过的空间位置表示过去的时刻；未经历的时刻表示未来的时间，未来的时刻；正处在的位置表示现在的时刻。就像我们用静止的物体与运动的物体表示空间一样。对于空间，有人认为空间是物体的广延性，那么是有限广延还是无限广延？广延与物体的什么性质有关？如果把一个物体拿离原来的位置，那么原来的空间会消失吗？两个物体的空间间隔是X米，如果在两物体的中间放另一个物体，空间间隔会改变吗？物体的大小改变，质量改变的时候会产生什么影响？换一个物体会产生什么影响？通过上面的问题我们知道，两个物体的空间间隔是X米，如果在两物体的中间放另一个物体，两个物体与另一个物体的空间间隔的和加上另一个物体的长度与两个物体的空间间隔相等。所以我认为空间与物体的存在与否无关，物体的存在不影响空间的大小。我对空间的认识还是那句话;不同的物体作为参考系，对空间的描述不同，但物体是运动还是静止与空间无关。

参考系与空间是相互静止的。或说空间与参考系一起运动。不同参考系的空间相互运动。不同参考系的空间能够相互转换，转化成一个空间。

描述物体运动的时候或说描述物体在空间运动的时候，空间与参考系是相互静止的，与参考系运动状态无关，与参考系运动状态是否发生改变无关。

参考文献：【1】《相对论分析同时的相对性》新浪小马吃鱼博客作者吴兴广【2】《空间的本质》百度文库作者吴兴广【3】《测试一下你对相对论的理解程度》360个人图书馆吴兴广【4】《时间的流动》西陆论坛作者吴兴广

                                                                        吴兴广2013-2-14 10:21:01