[661楼] 作者:吴沂光
相对论中的相对性原理强调的是各系表达形式的一致、满足协变的要求,而数理表达形式乃是人类对自然的一种量化表达,其中有很多成分属于人为的设计和约定,是地地道道的人造品,所以相对性原理不是天然存在的,也不是必然成立的,相对性原理的成立与人类对理论的设计要求密不可分。
相对论中的“同时”约定与“光速不变”密切相关,也是相辅相成,在语言描述上各系具有相同形式的表达,或者说语言表达形式上是统一的。而具体实现上,相对论各系约定的“同时”是不等效的,各系的“同时”是不同的理念,这也是“同时相对性”的本质原因。
相对论设计了很好的一套数理表达机制,从数理表达的角度来分析,可以有效避免理解的混淆,然而从数理表达翻译为文字表达,就会出现理念混乱的情形。相对论中,除了各系的“同时”理念不同之外,其它绝大多数理念在各系都是不同的,这包括长度、时间、时刻、速度、质量、动量等等,虽然各系用的名称一致,但理念上是有差异的、非等效的。在理念非等效的情况下,就会出现:不同的描述对应相同的事实,甚至对应相同的事实会有相反形式的表达,这就是为什么相对论中会出现若干“悖论”的原因。在理念不一致的情况下,对相同的事物,描述形式不一致甚至相反都不是错、也不是什么“悖论”,只是人们没有意识到理念的差异,才造成无休止的争论和说不清,目前人们对相对论中很多悖论的解释其实只是说的过去,并非是解释清楚了,也有很多错误。
关于尺缩、质增等等,很多因会说这是“相对论效应”或“时空效应”,其实这种解释是错误的。以尺缩为例,在同一坐标系中,物体从一个状态到另一个状态的长度变化,如果存在确定的规律,我们可以说这是在现有计量机制下得到的一个长度变化规律;而根据洛伦兹变换推导出来的尺缩方程,本质上是两个坐标系间的长度计量规划关系,而不是长度变化规律,在一定的计量设计下可以使得“长度计量规划关系”与“长度变化规律”具有相同的表达形式,但一定要记住“长度计量规划关系”是一种数理机制,而不是“长度变化规律”的物理机制,更不要因此把“长度变化规律”说成是“相对论效应”。
简单地说,从数理机制上讲,相对论很巧妙,而从文字解释和理解上,仍然存在很多问题,尤其是理念和一些基本认识问题,还需要很长的时间才能完全解开相对论的“神秘”面纱。
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