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爱因斯坦不能推出同时是相对的（火车闪电思想实验分析） 爱因斯坦是借助火车闪电思想实验推导‘同时是相对的'的。不少人认为爱因斯坦的这一推导是无懈可击的，甚至有些反对相对论者也认为这一推导是合理的。因此，有仔细分析一下火车闪电思想实验的必要。 火车闪电思想实验及其爱因斯坦的推理过程可归纳如下（为了区别，归纳的爱因斯坦的话用斜体字）。 一．约定： 1．光速不变。（谁）认为光速不变，（谁）就认为：每个观测者测量自己所在惯性系的光速，光在真空中的传播速度都等于c，与光源的运动状态无关。 2．同时是相对的定义。当（谁）发现某个惯性系的人认为是同时发生的两个异地事件其他惯性系的人却认为不是同时事件时，（谁）则认为同时是相对的。 3．观测者的有些观测结果与观测者所在的惯性系有关。这是一个隐含约定，它就隐含在‘同时可能不是绝对的'这一约定里（如果没有‘同时可能不是绝对的'这一约定，就等于承认了同时是绝对的）。 二．观测到（这些观测结果与观测者所在的参照系无关）： 1．光源P发光时刻击中路基的A点和火车的A`点，光源Q发光时刻击中路基的B点和火车的B`点（也就是说，P、Q在路基系上的发光点是 A、B，P、Q在火车系上的发光点是A`、B`。）； 2．P、Q光同时到达路基上的点M和火车上的N点。 三．假定：路基人（路基上的观测者）测量后知道，M是AB的中点。 根据假定和光速不变，路基人可以推出如下六点结论： 1.因为M是AB的中点、路基系的光速不变，所以P、Q同时发光； 2.因为P、Q同时发光，所以A与A`、B与B`、M与火车上的一点M`三对对应点同时重合，进而可知M`是A`B`的中点； 3.因为M`是A`B`的中点、火车上的M`点是运动的，等到PQ光在路基的M、火车的N点相遇时，A`B`的 中点M`已经不再与M重合，所以N点并不是A`B`的中点M`； 4.因为我路基人认为N点不是A`B`的中点，所以火车人也认为N点不是A`B`的中点； 5. 因为火车人认为N点并不是A`B`的中点、火车系上的光速不变，所以火车人认为 P、Q不同时发光。 6. 因为当我路基人认为P、Q是同时发光时我路基人推知火车人认为P、Q不同时发光，所以我路基人认为同时是相对的。 四．结论：因为路基人认为同时是相对的，所以我爱因斯坦认为同时是相对的。 爱因斯坦的推理有一处明显的错误，即‘因为我路基人认为N点不是A`B`的中点，所以火车人也认为N点不是A`B`的中点'。这处推理违背了爱因斯坦自己前面的约定‘观测者的有些观测结果与观测者所在的惯性系有关'。根据约定，只能得出‘我路基人认为N点不是A`B`的中点，火车人不一定认为N点不是A`B`的中点'的结论不能得出‘因为我路基人认为N点不是A`B`的中点，所以火车人也认为N点不是A`B`的中点'的结论。 正因为爱因斯坦违背了他自己的约定，造成前后自相矛盾，所以，他推出的结论是不能接受的。 |