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在运动的的惯性系中,设在原点o′处有许多运行速率完全相同的时钟,在将它们都调至同一个0时刻后再将它们以趋于0的速度分散到各个位置固定,我们将之称为同源时钟。这样各钟的运行速率仍然完全相同,但它们却都已经不再同时。这是由于各钟在x′轴方向上的位移不同而引起的。设各钟的横坐标为x′,那么它们比原点o′钟所滞后的准确时间是 u x′/ [cc SQRT(1— uu/cc)] 当绝对静参照系中从运动惯性系原点o′与o点重合开始计起的时间为t时,那么在动惯性系中各时钟所显示的时间将是 t′= t SQRT(1— uu/cc ) —u x′/ [cc SQRT(1— uu/cc)] 由此式和下列三式可以组合成一组全新的时空变换式,我们可将之称为“同源异地时钟变换”。 x′= (x — ut)/ SQRT(1— uu/cc) y′= y z′= z 采用这样的变换虽然在计算上有些复杂,但在测量上却较为现实可行。 当在这样的时空系统中测量光速时所得到的结果应为 c′= cc / [c— u cosβ′[1 / SQRT(1— uu/cc) — 1] ] 式中β′为光线与x′轴的夹角。可见,点光源所发出的波面为椭圆球形。在各个方向上光速仍然不同,甚至悬殊很大。例如当β′= 0 、u = 0.8832 c 时,c′= ∞ 但有趣的是当 u << c 时 c′≡ c 即当惯性系低速运动时,用同源异地时钟所测得的各个方向的单程光速恒为c,从而表现出所谓的“单程光速不变性”。这是由于各钟间的异地时差将由各向光速不同所产生的时差恰好全部抵消的缘故。而不是各个方向的绝对光速真的相等。 当然此特性也为我们统一惯性系中所有的时钟时刻提供了一个简单办法,即:在某一时刻,从标准钟处发出一个光信号,外地各时钟在收到光信号后再减去光的路程除以c所得的值即是标准钟的初始时刻。但应注意:这种“同时”只是人为规定的,实际上它们是绝对不同时的。现在地球上的时钟系统大概就采用了这种对时方法。但由于地球的自转,所以地面上各钟间的绝对时差都不是固定的。它们也都在按正弦规律变化着。 在爱因斯坦的狭义相对论中,由于采用了洛仑兹变换式,虽然从理论上保证了“在任意惯性系中各个方向的单程光速都相等”,但在实践中却根本找不到与之相对应的物理模型,因此在如何理解和应用上就造成了许多混乱。但巧合的是当u << c 时,洛仑兹变换与“同源异地时钟变换”非常接近,它们的近似式可以趋于一致。其中洛仑兹变换的演变过程为 x′= (x — ut)/ SQRT(1— uu/cc) ≈ x — ut y′= y z′= z t′=(t —ux/cc)/ SQRT(1— uu/cc ) = t — ux/cc = t — u(x′+ ut )/cc = t — ux′/cc 演变的最后结果即为“同源异地时钟变换”的近似式,这也许是洛仑兹变换所仅有的最后价值。但尽管如此,洛仑兹变换及狭义相对论从根本上仍然是错误的,这种表面上的“正确”挽救不了它终将要走向失败的命运。所以它在未来的前景实在是不容乐观。 |