漫谈相对论（3）---在时间佯谬问题上所出现的尴尬局面
                                                           
              朱纪东

      在 漫谈相对论（2）中 笔者谈到洛伦兹假说中存在着一个静止于以太的优越的参考系，相对于以太运动参考系"真"的发生了时间膨胀、空间收缩，而在相对论中没有优越的参考系，两个有相对运动的惯性系中的观察者都可以认为自己是静止的对方是运动的，都可发现对方的钟发生了时间膨胀，即时间膨胀是相对的。 
      现假设有一对双生儿甲和乙，乙留在地球上而甲则乘火箭，火箭在极短时间内加速到接近光速的速度 ，然后匀速飞行一段很长时间后，再快速掉头反向匀速飞回地球，根据时间膨胀的相对性，甲可以认为自己静止而乙在运动，他会认为乙比自己年青，而乙也可认为自己静止甲在运动，乙同样会认为甲比自己年青，当甲和乙会面时谁更年轻？这就是所谓的时间佯谬问题，直到今天物理学对这个问题始终提不出一个合理的解释。
      要消除时间佯谬必须承认在相对运动的两个惯性系中只有一个惯性系内“真的”发生了时间膨胀效应，也就是说时间膨胀有绝对性，狭义相对论无法解释这种绝对性。所以有些物理学家想借用加速论来消除佯谬。加速论有两个来源：其一，部分学者沿袭了经典物理学传统的思维方式，他们看到了牛顿力学在非惯性系中是不适用的，所以就想当然的认为，在非惯性系统内钟也会受到"不同的体验"，有过加速度运动的钟走得慢；其二，验证广义相对论的三大实验似乎使一些物理学家感到在引力场的作用下钟的周期会延长，而根据等效原理加速度等效于一个引力场，于是加速度对钟的读数有附加效应，哪一个惯性系在历史上曾经作过更多加速运动，哪一个惯性系内的钟就发生时间膨胀者似乎都是顺理成章的事情[3][4]。
    但在验证相对论的实验中人们发现钟无论作匀速直线运动还是速圆周运动，只要速度相同，时间膨胀的程度也相同[2]，这能用谁作过更多的加速的运动，谁得到更多的延时来解释吗！实验已清楚地表明，时间膨胀效应只同钟运动的速度有关，同加速度毫无关系！实验的结果并不支持加速论，加速论没有任何事实依据。
           为摆脱相对论在时间佯谬问题上的所陷入的尴尬局面，一些学者特意作了如下的说明：
     “在狭义相对论中时间膨胀是相对的，我们需要用无数的钟来记录时间，但又有绝对性，与惯性系联系的钟跑得最快，记录的时间最大[5]”。
     这短短一段文字，有三个地方需要质疑：一、按以上所说的需要用无数的钟来记录时间的实验从未做过，因此断言时间膨胀有相对性是否为时过早？二、在狭义相对论中爱因斯坦何时何处提过时间膨胀有绝对性？三、时间膨胀既有相对性又有绝对性，这种观点是出自狭义相对论还是作者自己杜撰出来的？
     时间佯谬问题已超出了狭义相对论的范围爱因斯坦曾经作过这样的声明[1]。但相对论 一些拥护者的态度却远比爱因斯坦来得坚定，在一本书中笔者看到这样的论述：有人甚至企图从从广义相对论的观点出发来消除"佯谬"，爱因斯坦也说过时间佯谬问题已超出了狭义相对论的范围，但实际上并不是这样，只要我们正确地使用狭义相对论，就会自然消除时间佯谬，因为狭义相对论只适用于惯性系[1]。如何在惯性系中消除时间佯谬？该书的作者指出，必须把同时性效应从计算中扣除[1]。任何研究过狭义相对论人都知道，爱因斯坦用同时性问题来解释在测量过程中长度收缩效应而并没有用它来解释时间膨胀效应，在相对论中同时性问题什么时候和时间膨胀效应挂上了钩？
     时间佯谬问题使狭义相对论陷入了一个相当尴尬的局面，为消除这个佯谬不少物理学家确实做了许多努力，但遗憾的是他们的努力除了在理论上引起更多的的混乱外没有任何的积极意义。另外笔者还要指出的是，所谓有加速运动的参考系是非惯性系的观点以及在引力场内钟周期会延长的观点是否成立本身就是值得商榷的，因此在以后本文将要讨论的两个问题是：导致时钟周期延长的原因是什么？如何判别惯性系？

                        参考文献
[1]张元仲著 狭义相对论实验基础 北京:科学出版社 1979
[2][美]C.基特尔等著 陈秉乾等译 力学 北京：科学出版社 1979
[3]倪光炯 李洪芳著 近代物理学 上海：上海科技出版社 1979 
[4]方励之 从牛顿定律到爱因斯坦相对论 北京：科学出版社 1981