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新“光钟”实验：时间不会变慢 岳伍 [本文提要：物理学上有个经典的“光钟”实验，一种在思想里进行的实验。爱因斯坦等物理学家从该实验得出结论，对运动的物体来说，时间会变慢。本文认为，这个经典实验有重大漏洞，是不能成立的实验，实验结论自然也就不足为信，相对论不可信；笔者设计的能够成立的新“光钟”实验表明，对运动的物体来说，时间并不会变慢。当然，也不会变快。]
1 经典的“光钟”实验简介
想象有一座体积笨重的钟，称之为“光钟”。这座钟包含了两面上下相对的镜子，在它们之间有一束光来回反射。我们可以用这个“光钟”来计时，光来回一次就如同普通时钟“滴答”一下。比方说，两面镜子相隔一公尺，那么光需要大概6.67奈秒的时间来完成一个来回。在一次心跳的时间里，大约可以听到这个“光钟”一亿五千万次的“滴答”。
这样的一座“光钟”，本身就有点神奇，把这个“光钟”放在一列火车上，月台上站着一个人，火车从这个人面前呼啸而过，这就像是科幻小说里面描述的场景了；尤其经过像爱因斯坦这样的人士一“解读”，它就会更显神奇，神奇得令人瞠目结舌。
这些物理学家们说，因为火车是处于运动中，所以从月台上看，光每一次来回就要走更长的距离。换个方式说，对于月台上的人来说，光的起始点和终点一直在移动中，并不在原来的位置，因为火车在这个过程中移动了。“光钟”为了保持和静止状态中以同样的速度“滴答”，光必须走得稍稍快点。不然，在６.67奈秒中它无法走完这稍长一点的距离。问题就这样来了，如此一来，光走的距离加长了，而光速又是不变的常数，并不能“走得稍稍快点”，那么只好“委屈”一下时间了，让时间变慢！
由此，物理学家们从上述“光钟”实验中得出了极具颠覆性的结论：对处于运动中的物体来说，时间会变慢！
时间会变慢，会变慢多少呢？物理学家们计算后认为：如果火车以每小时候300公里的速度前进，那么，在火车上旅行100年，你的生命在月台上的你的一位朋友看来延长了0.0000000000039年，稍稍比一毫秒的十分之一长一点。如果火车以光速的90%速度飞奔，对于月台上的人来说，移动中的钟将以不到月台上的钟一半的速度走着。
2 经典“光钟”原来是座“废钟”
为了讨论方便，且允许我把经典“光钟”的上下两面相对的镜子的面积缩小，缩小到各剩一个点；一束光也给缩小点，缩小到“一粒光”。这样，想象中的这“一粒光”刚好可以从代表底下镜子的点出发，去照射代表上面镜子的点。这样，实验者需要的场景就应该是，这粒光到达上面的点之后，被反射回来重到下面的点。如此循环往复，周而复始。
如果事实如此，那么，在运动的火车上，这“光钟”的光是“走了更长的距离”，那么，实验确实能表明，对处于运动中的物体来说，时间会变慢！但是，遗憾的是，实验里的那粒光，是不能从底下的点出发命中上面的点的，光是打不上光靶的！
因为，火车在运动，光速不变，光速不受光源运动影响！
火车向前运动，上面的代表镜子的点随火车向前运动了，而光却不随火车运动，那么，光必然会打偏。这个光既不是一般的子弹，又不是导弹，它是不会随着火车运动，不会追着目标跑的，所以既然目标已经跑在前面，那它就只会打到目标的稍后一点的位置。
不妨计算一下，假设上下两个点相距一公尺，火车速度100公里/小时，那么，光走一公尺需要 3.335奈秒，在这3.335奈秒的时间里，火车走了0.09毫米！人的头发丝的直径约为0.07毫米，假设“光线”像头发丝那么细，它就打不上它要打的那个点。
现在，把这上下两个点扩大，扩大到一般时钟表面那么大，情况也是一样。因为光从下面的点出发，打不中它上面的点靶子，只能打中它的点靶子靠后一点的位置，那么，当它被上面的镜子反射回来时，也同样打不中下面的点靶子，会打中靠后一点的位置。那么，经过一些次数的往返，光就会离开两面镜子！一列时速100公里的火车，要走完从一面时钟的这个边到对面那个边的距离不过是瞬间之事。所以，用这种靠光上下反射的方式是造不出来“光钟”的，当然更谈不上用它来计时了。要是火车速度足够快，光连一次镜子都射不上，根本无法在两面镜子之间往返。
“光钟”实验告吹，实验者言之凿凿的经典“光钟”原来是个废钟，根本就不能用来计时。
3 实验里面的光就没有多走距离
经典实验的真相是，假设火车在X轴上，那么，基于光的特性，光速不变，光速与光源运动无关，光一经出发，就会沿着和Y轴平行的方向上行，其在X轴上的坐标还会是原来的位置，不会改变。那么，光就没有去追赶已经随火车前行的镜子上的目标（光靶），光走的实际距离，还是火车静止时它应该走的距离。这个距离，一点都没有变化。
真相如此，那么，所谓光“走更长的距离”便只是一种离奇的想象，是经典实验者的一厢情愿的假想。
在实验中，事实是光就没有多走距离，光就没有追赶实验者预设的目标，所以认为“光速不变，距离变了，时间会变慢”，是属于逻辑推理错误，前提错误。自然，据此所推出的结论也就不足为信。
4 新“光钟”，真正能计时的“光钟”
经典“光钟”实验里面的“光钟”是造不出来的，它的“指针”不具有循环往复性。这是否意味着用光就无法造出来能准确计时的钟呢？我的答案是，用光也能造出来能准确计时的钟，关键是要顺应光的特性，要善加利用才行。
新“光钟”的设计如下。
设想，历史上载有那座“光钟”的火车不是向前运动，而是向上浮起、高升，那么，在月台上的人看来，由下面那面镜子出发的光在射向上面镜子时，会多走一些距离；这光返回时，射向下面镜子时，会少走一些距离。因为，在这个光的出发和返回过程中，光的起始点和终点并不在相同的位置，火车在这个过程中移动了。光去时多走距离，回时少走距离，所多走和所少走两个距离大小相等，所以，“滴答”一次还是用那么长时间，时间没有变慢也没有变快，还是原来的时间。
让整列火车成直升机，这想象对有些人有点难，那么，换一种方式更容易理解。那就是，保持火车原状，还是在一般的铁轨上前进，但“推倒”原来的“光钟”。原来是两面镜子一上一下，摆放在车厢里；现在，让它们一前一后，顺着车厢摆放。每当光往返一次，计为“滴答”一次。这样，在月台上的人看来，光照射前面的镜子时，会变成追赶镜子，会走多一些距离；但，返回时，会变成迎接后面的镜子，会少走一些距离，这一多一少，大小相等，是故时间没有变慢也没有变快，还是原来的时间。
新光钟实验表明，对运动的物体来说，时间没有变慢，也没有变快。时间还是原来的时间。
本文参考书目： 《为什么E=mc²》
2014-02-09 2014-02-19 2014-02-27 |
