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反相者或初学者最困惑的问题也许就是： 其实，相对论虽然是经过充分检验的比较好的理论，但却非要惊世骇俗，作出什么“尺缩钟慢”的推论，确实有误导的嫌疑；但对于唤起公众的好奇心，扩大相对论的公众影响力，确有莫大的宣传效果。 严格地说，相对运动的两个钟如果不在同一点，其读数差，也就是经历的时间长短，是不可比的。而在同一点最多只有一瞬间，因此两个钟总是不在同点。 设有相对运动的A，B钟，在相遇的瞬间“同时”（“同地同时”是“绝对同时”）启动，从零开始计时。等到相隔一定距离后，问A，B钟的读数谁大，也就等价于问哪个钟快。 然而，比较两个钟的读数大小，必须是“同时”读数，否则比较是没有意义的，不能得出谁快谁慢的有意义结论。可是由于不同地点没有绝对的同时（“同地同时”是“绝对同时”，因此可以说两个钟是“同时”启动的），两个随钟运动的观察者永远不能就“同时读数”（即“异地同时”）相互认可，所以这种情形下比较两个钟快慢的问题是一个不恰当的问题。 因此对于比较钟的快慢的提问，最好的回答是“不可比”，而不是那种不附加详细说明就有误导性的“都相对变慢”的回答。如果一定要“比”，我们必须非常清楚地附加说明“比”的操作过程。比如，A钟的随动观察者可以在其参考系中遍置自认为“同步好”的钟（“异地同时”），让B钟与这些钟“就地”比较读数（“同地同时”读数并比较）。B钟的随动观察者当然不同意A的这些钟是“同步”的，但A钟的随动观察者可以不加理睬，这样他就可以用自己的“同时性钟系”对B的运动进行自洽的描述。 如果A钟的随动观察者不耐烦B钟的随动观察者的抱怨，他可以说，“好了好了，我将您报告的读数叫做‘固有时间’，而将我自己这些钟的读数叫做‘观测时间’，好不？” 至于尺缩，也是因为必须在不同地点“同时”记录动尺的两个端点位置。A钟随动观察者曰：“反正对我而言，遍步空间的钟都是‘同步’好了的。动尺的随动观察者，你总是唱反调，总说我不是同时测你那尺的两个端点位置。好吧，我将你报告的尺长叫做‘固有长度’，将我测得的长度叫做‘观测长度’，行了吧？” 用“固有时间”和“观测时间”术语来回答前面的钟速比较问题，应当是：“我的观测时间（用我的同步钟系中的两个钟测得，涉及了异地同时）相对于你的固有时间（你的同一个钟测得的时间）变快了（膨胀了）”，或者“你的固有时间相对于我的观测时间变慢了”。同理，“我的观测长度相对于你的固有长度收缩了”。这样将两个“时间”或“长度”加上定语，就可以部分避免误导或歧义。 反相者会问，为什么没有“绝对同时”？这就涉及到不同地点的钟的“同时”或“同步”也就是“异地同时”的操作性定义问题。 我们让两个异地的钟同步，必须在两个钟之间传递信息才行。而信息的传递速度是有限的（设这个速度上限是L），则速度的合成就不能是线性的，即u(+)v<>u+v，否则就会有0.8L(+)0.8L=0.8L+0.8L=1.6L，与信息传递的速度存在上限（L）相矛盾。带括号的加是“速度合成加”（其实是速度合成函数的算符形式的表达），不带括号的加才是代数加（我发现这里的讨论者大多没有这种避免歧义的意识，经常写c+v=c或c-v=c的式子）。 只要速度合成不是线性的，就不会有所有观察者都同意的“异地同时”。证明如下： 顺便提一下“动力学速度”和“几何速度”，沈建其先生在许多帖子中针对几何超光速或其它一些速度合成的错误，一再提到这两个速度的区别。不过我还是想再说一下，速度的严格表达应当是Vabc，意义是在c看来a相对于b的速度。如果b和c不同，则我称之为“双参照速度”，有两个参照物b和c，也就是“几何速度”（几何速度是可以线性合成的，但只可以合成两个速度），不过我认为“双参照速度”更加直白；如果b和c相同，则称之为“单参照速度”，也就是“动力学速度”，记为Vabb，简记为Vab。 如果速度存在上限（L），那么所有惯性系内观测到的上限（L）都应当是相同的，否则就可以根据观测到的不同L知道惯性系的“绝对运动”，这与参照系平权原理相背，这是牛顿或伽利略也不能认同的。 因此，证实或证伪狭义相对论的核心问题就是“信息传递的速度究竟有无上限？” 要是哪一天发现了超光速，哦，对不起，我们只好取消光速作为极限速度L代言人的地位啦，可是我们的方程并不需要改变。 |