新火车闪电理想实验    梁兴安

第一个实验        让火车停在车站，在地面和火车上记下两个对应点A、A`和B、B`，并记下它们的中点C、C`，把火车和地面上的钟用光信号一起同步，再让火车加速后变为匀速运动。在地面上的观察者S看来,火车上的钟原先是同步的，现在它们的环境经历了相同的变化，根据因果关系，它们应该仍然同步；同理，在火车上的观察者S`看来，地面上的钟也应同步。

令火车上的C`点与地面上的C点重合时光源于C`（C）处发光。设光速在地面上各向同性，在S看来，C(C`)光应该同时到达A、B两点（以A，B点的钟为准），显然，C(C`)光不能同时到达A`、B`两点（以A、B点的钟为准）。因为在S和S`看来钟A`、B`也是同步的（即它们与A、B钟的差是相等的），所以，在S`看来光C（C`）（不能）能同时到达A`、B`（用A`、B`钟测量），也就是说，在火车上光速各方向（不）相同。从而不能证明，光速不变假设与实验矛盾。

『『『S系看到光不能同时到达A'和B'，但在S'中看光同时达到A'和B'. 光速与光源运动无关』』』

第二个实验        让火车停在车站，把火车和地面上的钟用光信号一起同步，再让火车加速后变为匀速运动。在地面上的观察者S看来,火车上的钟原先是同步的，现在它们的环境经历了相同的变化，根据因果关系，它们应该仍然同步；同理，在火车上的观察者S`看来，地面上的钟也应同步。

在地面上任选两点A、B然后找到其中点C，令A、B、C于同一时刻发光，并同时给火车上的对应点A`、B`、C`打上印记。设光速在地面上各向同性，在S看来，C（C`）光同时到达A、B点不同时到达A`、B`点，A（A`）、B（B`）光同时到达C点不同时到达C`点。在S`看来，钟A、B、C是同步的，钟A`、B`、C`也是同步的，即使与地面上的钟有差别其差值也是相同的，所以，S`看到的是：C`是A`B`的中点，C`光不同时到达A`、B`点，A`、B`光不同时到达C`点。这说明在火车上光速各方向不相同，即光速不变假设与实验矛盾。

这说明在火车上光速各方向不相同，即光速不变假设与实验矛盾。

这其实是一个“第三者”问题，
地面站台作为“第三者”观测光相对火车的速度，
所以应该可以看到“相对光速”：c+v和c-v，
问题是这个相对光速与相对论“同时相对性”得到的光速不同，
这好象是个问题？

先念一段书吧：

“以火车为参照系，光源是静止的，光向前和向后的速率都是c，
因此光到达车头或车尾所需的传播时间都是t=L/c，
其中L是火车（静）长度的一半，需要分析的是：当以地面为参照系，
为什么由洛伦兹变换推断光到车头比车尾晚，而由伽利略变换推断
两者依然同时？

若接受伽利略变换，由于光源有速度v，闪光向前的传播速率为c+v，
而向后的速率是c-v，速率的差别弥补了距离的差别，结果推出闪光
传到车头和车尾所用的时间依然一样。”

摘自：《电动力学简明教程》144页 俞允强 北京大学出版社1999年7月

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可问题是：
按照经典的分析，波源的速度v怎么能与波速c叠加呢？
声多普勒效应中也不能把声源的速度v与声速U相叠加吧？
那还能得出声多普勒公式吗？
所以只能按照经典的加利略变换---“第三者”方法来算，
结果是：
加利略变换：c+v和c-v，
洛伦兹变换：谁来做一下，小猪来吧，它有时头脑比较清楚？

“以火车为参照系，光源是静止的，光向前和向后的速率都是c，
因此光到达车头或车尾所需的传播时间都是t=L/c，
其中L是火车（静）长度的一半，需要分析的是：当以地面为参照系，
为什么由洛伦兹变换推断光到车头比车尾晚，而由伽利略变换推断
两者依然同时？
[[站在地面的伽利略看来，向车头发出的光速度应当是c+v，它以此速度在追赶以v前进的车头，因此所用时间是t1=L/[(c+v)-v]=L/c，向车尾发出的光速度应当是c-v，它与以速度v赶上来的车尾相遇，因此所用时间是t2=L/[(c-v)+v]=L/c，t1=t2。这里的L是伽利略测得的运动车的半长度，当然他认为和静止时一样。]]

[[站在地面的爱因斯坦看来，向车头发出的光速是c，它以此速度在追赶以v前进的车头，因此所用时间是t1=L/(c-v)，向车尾发出的光速也是c，它以此速度与以速度v赶上来的车尾相遇，因此所用时间是t2=L/(c+v)，t1>t2，因此光先到达车尾，这个L是爱因斯坦测得的运动车的半长，当然他认为和静止时不一样。]]

[[当伽利略和爱因斯都在车上时，都会同意光是同时到达首尾的。因此爱因斯坦说同时是相对的：车上的人认为首尾两处“同时”从零点启动的钟，在地面看来，在相同时刻，尾部钟读数始终大了一些（因为先启动）。这个读数差dt=vL/cc/sqrt(1-vv/cc)。这里的L是列车的静止全长]]

若接受伽利略变换，由于光源有速度v，闪光向前的传播速率为c+v，
而向后的速率是c-v，速率的差别弥补了距离的差别，结果推出闪光
传到车头和车尾所用的时间依然一样。”

摘自：《电动力学简明教程》144页 俞允强 北京大学出版社1999年7月

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可问题是：
按照经典的分析，波源的速度v怎么能与波速c叠加呢？

[[所以伽利略错了嘛！爱因斯才提出光速不变原理。]]

声多普勒效应中也不能把声源的速度v与声速U相叠加吧？
那还能得出声多普勒公式吗？
所以只能按照经典的加利略变换---“第三者”方法来算，

[[错。伽利略变换不是“第三者”方法。“第三者”方法是将两个动力学速度（单参照速度）Vacc,Vbcc合成为几何速度（双参照速度）Vabc，在这一点上伽氏和爱氏观点一致。而洛氏和伽氏变换都是要将两个动力学速度Vabb,Vbcc合成为动力学速度Vacc。其中Vxyz的含义是在z看来x相对于y的速度。]]

结果是：
加利略变换：c+v和c-v，
洛伦兹变换：谁来做一下，小猪来吧，它有时头脑比较清楚？

[[这么基本的问题，不用做了吧？写公式太麻烦了。]]

我不明白，从站台看，怎么洛伦兹变换倒成了c+v和c-v了？
加利略变换倒成了“光速不变”了？车上和车下，永远等于光速c？

小猪想滑头呀？怎么就很简单呢？
c1=L/t1
c2=L/t2
在站台上看，由于“同时相对性”，应该有：t1≠t2， （同时出发，不同时到达）
那么：
t1=?，
t2=?，
能算一下吗？不是很简单吧？

注：
t1：闪光P1到达车头的时间，
t2：闪光P2到达车尾的时间，
L：火车的半长，

我不明白，从站台看，怎么洛伦兹变换倒成了c+v和c-v了？
加利略变换倒成了“光速不变”了？车上和车下，永远等于光速c？

小猪想滑头呀？怎么就很简单呢？
c1=L/t1
c2=L/t2
在站台上看，由于“同时相对性”，应该有：t1≠t2，
（同时出发，不同时到达）
那么：
t1=?，
t2=?，
能算一下吗？不是很简单吧？

注：
t1：闪光P1到达车头的时间，
t2：闪光P2到达车尾的时间，
L：火车的半长，

[[这样相除的结果得到的c1,c2是地面的爱因斯坦看来的闪光相对于列车的几何速度，当然不同啦，分别是c+v和c-v]]

先看所谓的经典分析：
由于光源具有速度v，所以闪光P1（传向车头A）具有初速度v，
于是闪光P1的速度c+v，又由于车头A在以速度v运动，
所以P1相对车头A点的速度=c，

但是如果声多普勒公式也这样考虑的话，
就根本无法得到声多普勒公式了，详细请参见我以前的推导，
其中没有考虑过声波峰的初速度v的问题，

这里有个“叠加速度”和“相对速度”的问题，
虽然表达形式都是U±v，但是还是有根本的不同，
比如当声源接近观测者时，声波峰或声脉冲的速度有：
叠加速度=U+v，  （相对静止观测者的速度）
相对速度=U-v， （相对声源的速度）
但其实相对观测者的“叠加速度”U+v是不存在的，
只存在相对声源的“相对速度”U-v，
即：这个“相对速度”是相对声源的，
不管从光源或观测者看来都是U-v，
现在相对论一般承认从观测者（第三者）S系看来是U-v，
但否认从光源S'系看来也是U-v，

结果似乎“叠加速度”U+v成了经典的加利略变换的结果，
而“第三者”观测到的“相对速度”U-v倒成了洛伦兹变换的结果了？

其实这种波速的“非叠加性”是由介质波的特性所决定的，
即波速只与该种介质的压缩能量释放平均速度U相关，
而与波源的速度无关，
这是一种波速的“非叠加性”，可不是波速的“非相对性”，
这可不是什么哲学问题，而是基本概念的问题？

这可不同于飞机投弹：
炸弹相对地面的速度=飞机的速度 + 炸弹相对飞机的速度，
炸弹相对地面的运动不是“介质波动”，
而是一般的机械运动，所以具有“叠加性”，

注意：
这里也不能用相对运动的方法把火车相对介质的运动看成是
如同风洞实验一样的关系，认为只要假设火车相对站台不动，
而假设有速度为v的“介质风”吹向火车就行了，
因为火车不但与介质有相对运动，还与站台有相对运动，
而且发出的闪光与介质并没有相对运动，不能用“介质风”来等效？

相对论在这一点上似乎混淆了波速的“非叠加性”与“非相对性”的概念，
非叠加性：波速不能与波源的速度叠加计算，
非相对性：波速不能与波源的速度相对计算，
虽然“叠加”与“相对”都是代数加减运算，
但其概念和计算结果都是完全不同的，见前面计算的结果。

好吧，我先起个草，供你评判，

假设P1到达车头所用的时间是t1，
那么由于“同时相对性”可得：
t2-t1=vL/cc
所以得：
t2=t1 + v(2L)/cc，
则：
c1=L/t1
c2=L/[t1+(2vL/cc)]

再假设如你所说地面的爱因斯坦看来闪光与列车首相遇的几何速度是：
c1= L/t1= c+v，
那么：
t1=L/(c+v)，
代入后得：
地面的爱因斯坦看来闪光与列车尾相遇的几何速度是：
c2=L/[L/(c+v) + (2vL/cc)]
=cc(c+v)/(cc+2cv+2vv) =cc(c+v)/[(c+v)^2 +vv] ≠c-v ？

还请评判、指正一下了？我一计算，你就想笑？

     虽然是初学者的简单问题，但却是最根本的问题

      我们讨论问题的基本前题是因果率，在该前提下，原来同步的在同一个参照系的时钟，经历相同的外界环境变化后，无论是在与钟相对静止的参照系，还是在与时钟相对运动的参照系的观察者看来，这此时钟应该仍然同步。虽然S系与S‘系的时钟有可能不再同步了，但两参照系中所有的时钟的读数差应该是相同的。所以，用S系的时钟测出的同时事件，用S’系的时钟去测量时仍然同时。无尘宗禅所根据的光速与光源的运动无关，是否也包括与观察者的运动无关，若也包括，那么我们在这一点上尚未达成共识。实际上，我要证明的正是光速不变假设与因果率互相矛盾。

      我们讨论的这个具体问题，发生在相对论的洛伦滋变换公式推导之前。它是针对爱因斯坦用火车闪电理想实验推出“同时是相对的”这一结论的（该结论的相对论推导过程见P.G.柏格曼著周奇、郝苹译《相对论引论》第四章中的“同时性的相对性”一节），所以，现在无需谈伽俐略变换或洛伦滋变换的问题，也无需把光速与其它速度相加或相减，只需要用爱因斯坦的火车闪电理想实验的思维方式加上爱因斯坦特别坚持的因果率，就能推导出同时是绝对的结论，从而证明光速不变假设与因果率互相矛盾

      我们讨论问题的基本前题是因果率，在该前提下，原来同步的在同一个参照系的时钟，经历相同的外界环境变化后，无论是在与钟相对静止的参照系，还是在与时钟相对运动的参照系的观察者看来，这此时钟应该仍然同步。虽然S系与S‘系的时钟有可能不再同步了，但两参照系中所有的时钟的读数差应该是相同的。『『『A和B是同步的，A'和B'是同步的。在它们相对静止时，A与A'（B与B'）也是同步的。问：AB与A'B'相互运动后，A于A'（或B与B'）还同步吗？按照相对论，它们不同步。』』』 所以，用S系的时钟测出的同时事件，用S’系的时钟去测量时仍然同时。『『『如果两个同时事件是在同一地点发生，那么在S系和S'系测量它们都是同时的。如果不是在同一地点，那么在S系测是同时的，在S'系中测就不同时。这与因果律无关』』』无尘宗禅所根据的光速与光源的运动无关，是否也包括与观察者的运动无关，『『与观察者无关，等同于与参照系无关，不等同于与光源无关。』』』』若也包括，那么我们在这一点上尚未达成共识。实际上，我要证明的正是光速不变假设与因果率互相矛盾。

好吧，我先起个草，供你评判，

假设P1到达车头所用的时间是t1，
那么由于“同时相对性”可得：
t2-t1=vL/cc

[[t2是闪光到达车尾的时间吧？那t2小于t1呀！因此作为起点的这个公式就错了。您先纠正这一错误再往下算吧]]

所以得：
t2=t1 + v(2L)/cc，
则：
c1=L/t1
c2=L/[t1+(2vL/cc)]

再假设如你所说地面的爱因斯坦看来闪光与列车首相遇的几何速度是：
c1= L/t1= c+v，
那么：
t1=L/(c+v)，
代入后得：
地面的爱因斯坦看来闪光与列车尾相遇的几何速度是：
c2=L/[L/(c+v) + (2vL/cc)]
=cc(c+v)/(cc+2cv+2vv)
=cc(c+v)/[(c+v)^2 +vv]
≠c-v ？

还请评判、指正一下了？我一计算，你就想笑？

假设P1到达车头所用的时间是t1，
那么由于“同时相对性”可得：
t2-t1=vL/cc

[[t2是闪光到达车尾的时间吧？那t2小于t1呀！因此作为起点的这个公式就错了。您先纠正这一错误再往下算吧]]

再假设如你所说地面的爱因斯坦看来闪光与列车首相遇的几何速度是：
c1= L/t1= c+v，
那么：
t1=L/(c+v)，
代入后得：
地面的爱因斯坦看来闪光与列车尾相遇的几何速度是：
c2=L/[L/(c+v) - (2vL/cc)]
=cc(c+v)/(cc-2cv-2vv) 
≠c-v ？

假设P1到达车头所用的时间是t1，
那么由于“同时相对性”可得：
t2-t1=vL/cc

[[t2是闪光到达车尾的时间吧？那t2小于t1呀！因此作为起点的这个公式就错了。您先纠正这一错误再往下算吧]]

再假设如你所说地面的爱因斯坦看来闪光与列车首相遇的几何速度是：
c1= L/t1= c+v，

[[唉，又错了，与列车首相遇是追及问题，几何速度是c-v。下面的就不用看了。你再改进吧。]]

那么：
t1=L/(c+v)，
代入后得：
地面的爱因斯坦看来闪光与列车尾相遇的几何速度是：
c2=L/[L/(c+v) - (2vL/cc)]
=cc(c+v)/(cc-2cv-2vv) 
≠c-v ？

虽然是初学者的简单问题，但却是最根本的问题

      我们讨论问题的基本前题是因果率，在该前提下，原来同步的在同一个参照系的时钟，经历相同的外界环境变化后，无论是在与钟相对静止的参照系，还是在与时钟相对运动的参照系的观察者看来[[怎么“看”？]]，这此时钟应该仍然同步[[要“同时”读数，读出的数相同才能叫同步，可是怎么才能“同时”读数？]]。虽然S系与S‘系的时钟有可能不再同步了，但两参照系中所有的时钟的读数差[[读数差？应当是“同时”读出的读数的差。还是一句话，怎么“同时”读？]]应该是相同的。所以，用S系的时钟测出的同时事件，用S’系的时钟去测量时仍然同时。无尘宗禅所根据的光速与光源的运动无关，是否也包括与观察者的运动无关，若也包括，那么我们在这一点上尚未达成共识。实际上，我要证明的正是光速不变假设与因果率互相矛盾。

是了，修改如下：
假设P1到达车头所用的时间是t1，
那么由于“同时相对性”可得：
t1-t2=vL/cc

[[嘻嘻~~~这个公式应为：t1-t2=vL0/cc/sqrt(1-vv/cc)=vL/(cc-vv)。再算一次吧。这次您还能坚持您的观点，我就要哭了]]

所以得：
t2=t1 - v(2L)/cc，
则：
c1=L/t1
c2=L/[t1 - (2vL/cc)]

再假设如你所说地面的爱因斯坦看来闪光与列车首相遇的几何速度是：
c1= L/t1= c-v，
那么：
t1=L/(c-v)，
代入后得：
地面的爱因斯坦看来闪光与列车尾相遇的几何速度是：
c2=L/[L/(c-v) - (2vL/cc)]
=cc(c-v)/(cc-2cv-2vv) 
≠c-v ？

1、爱因斯坦阅读了柏德曼著《相对论引论》一书的原稿，并亲自为该书写了序言，这证明爱因斯坦是认可本书指出的方法的。所以我特别指出了这本书。

2、不用这两个前提推导的理论当然不是相对论，但并不等于说推导的结果与相对论无关。事实上，我们推导的结果否定了相对论的两个前提之一。 前提不成立了，理论又从何而来呢？！

1、看实际上不是看，而是“认为”

2、是“应该”就同步，不需要同时读也是同步的

3、差值是事件发生时刻各参照系时钟读数的差值

1、爱因斯坦阅读了柏德曼著《相对论引论》一书的原稿，并亲自为该书写了序言，这证明爱因斯坦是认可本书指出的方法的。所以我特别指出了这本书。『『『我的意思是这本书上的有关论述有什么特别的地方，与其他书有什么特别不同的地方。』』』

2、不用这两个前提推导的理论当然不是相对论，但并不等于说推导的结果与相对论无关。事实上，我们推导的结果否定了相对论的两个前提之一。 前提不成立了，理论又从何而来呢？！『『『相对论的前提不是依靠推导所能否定的。如果你的推导结果与相对论的结果相左，那么不是你推导的前提与相对论相左，就是你的推导过程有误。相对论的前提有充分的实验基础。是在解决牛顿力学内在矛盾中产生的。有关这方面的内容可以参见我答yanghx的贴。』』』』

1、看实际上不是看，而是“认为”

2、是“应该”就同步，不需要同时读也是同步的

3、差值是事件发生时刻各参照系时钟读数的差值

『『『所谓“看”，“读出”，其含义是用某一种可行的操作来确认钟的同步。而不是主观的“认为”，主观的“应该”』』』

我这篇文章就是要根据大家公认的理论（因果率），按照爱因斯坦的方法（火车闪电理想实验），推导出光速不变假设是错误的。所以光速不变假设就不能做为前提来推导任何理论（当然也包括相对论）。 『『『相对论不违背因果律。同样一个理想实验，不同的前提，当然会推出不同的结果。问题是前提的合理性。你的前提是什么呢？它合理吗？你有没有考虑过你前提和相对论的前提哪个更合理？不要靠你的直觉来判断。关于光速不变这个前提，它的合理性可以参看我的《答yanghx的问题，附论相对论产生的必然》一贴』』』

1、只是叙述的比较详细，并无别的不同的地方

2、我们的推导所依据的理论是因果律，所用的方法是爱因斯坦认同的方法，推导过程也很简单，就写在《新火车闪电理想实验》一文中。逻辑中有无问题一看便知。你审查一下该文，若找不到推导中存在的问题，那就应该承认光速不变假设是不成立的。至于你说相对论的前提有充分的实验基础，这个问题我们尚可继续探讨。但首先应解决我已提出的光速不变假设是不成立的这个问题。