|
我近期发了一些探讨光速问题，探讨光谱频移的本质这方面的帖子，但参与讨论的人并不多，也没有人提实质性的问题。既然这样，我想还是从一些最基本的问题开始讨论吧，今天我想请诸位一起讨论一下“孪生子佯谬”问题，这是一个老生常谈的话题，估计有些人已不感兴趣，但我有两个新问题（因为可能以前没有人注意过），请大家（尤其相对论的支持者）在看了下面的帖子后回答： 1． 爱因斯坦对“孪生子佯谬”的解释是否与原子钟环球航行实验结果相矛盾？ 2． 真的如爱因斯坦所说的那样“外出者年轻”吗？加（减）速会对时钟（或人的年龄）产生影响吗？怎样看待实验结果？ 黄德民 2001。7。24 （现把我书中的部分内容附上） “孪生子佯谬”质疑 用人的年岁代替时钟来描述时间膨胀就是“孪生子佯谬”（也叫“双生子佯谬”）问题。它说的是一对孪生子，一个留在家里，另一个乘飞船出去旅行。要问的问题是：当他们重逢时，谁更年轻？ 如果时间膨胀的观点成立，在家的那位会认为他的兄弟一定比他自己年轻，因为自己在家，而对方在运动；但由于相对论认为运动只有相对意义而没有绝对意义，任何观察者都有权认为自己是静止的。这样，外出旅行的那位也可以认为自己静止而留在家里的兄弟在运动，他的兄弟一定比他自己年轻。双方都觉得对方比自己年轻，这就出现了矛盾。 对这个问题，爱因斯坦等人的回答是：外出的那位更年轻。他们认为，孪生子之间所扮演的角色是不对称的，外出的那位有加速、减速过程，不是始终处在一个惯性系中。而在家的那位则始终处在一个惯性系中。这种解释是目前相对论对这个问题的主流解释。 但这种解释是站不住脚的。 首先，这种解释与相对论关于“运动是相对的”基本观点相矛盾。相对论否认绝对时空的存在，认为运动没有绝对意义只有相对性。因此，讨论这两兄弟到底是谁真正在运动是没有意义的。孪生子中的甲看乙在运动，反过来乙看甲，甲也在运动。当甲看乙在作加速运动时，乙看甲也在作加速运动。孪生子之间所扮演的角色应该是对称的，并不存在只有外出的那位有加速、减速过程而留在家里的没有加速、减速过程的情况。如果只承认外出的那位有加速、减速过程而留在家里的那位没有，显然是站在绝对时空的立场来说的，但绝对时空又正是相对论所反对的。 其次，这个问题的提出本意是为了论证时间膨胀的观点存在矛盾，其中所说的“膨胀效应”指是的由速度引起的效应，但爱因斯坦等人的回答却将问题引到了“加速度”对时钟速率的影响上，似有转移话题之嫌。即使我们同意外出的那位年轻是由加速、减速等原因引起的，也只能说明这种年轻是一种“加速度效应”而非“速度效应”，相对论并没有正面回答“速度对人年龄的影响是否存在逻辑矛盾”这一问题，没有真正解除人们对时间膨胀观点的质疑。除此以外，大量的实验事实表明：加速度根本不影响时钟的速率（有关这一点，见下节“从实验结果看加速度对时间快慢的影响”）。因此，即使将该问题引到加速度对人的年龄的影响上，也无助于争端的解决。 更重要的是，相对论对“孪生子佯谬”的解释与原子钟的环球航行实验结果相冲突。这一点以前很少有人注意到。虽然原子钟的环球航行实验中乘飞机外出的是钟而不是人，但从本质上讲它与“孪生子佯谬”想要论证的问题是一回事，都是关于速度对时间进程的影响问题。如果按照爱因斯坦等人对“孪生子佯谬”的解释，外出的那位比留在家里的年轻，那么原子钟的环球航行实验中，两组外出的时钟返回地面时都应该比留在地面上的时钟走得慢才对。可是实验结果却是：返回的两组钟，一组比地面的时钟走得快，另一组比地面的钟走得慢。显而易见，爱因斯坦等人对“孪生子佯谬”问题的解释与该实验是不相符的。 总之，爱因斯坦等人对“孪生子佯谬”这一问题的解释是不能令人满意的，“孪生子佯谬”是真谬而不是佯谬。 目前，一些相对论专家也可能体会到了该问题的棘手之处。每当人们提起它时，他们总是找出一些借口，逃避对该问题的正面回答。他们解释说，实践中，一旦一个人乘飞船外出，如果不转弯或不掉头，他就不可能再回来，因此也就无法比较两兄弟谁年轻谁年长。而一旦转弯或掉头，就引入了加速度效应问题，就需要用广义相对论来讨论。 （再附） “从实验结果看加速度对时间快慢的影响” 前面已经谈到，为了验证时间膨胀效应，人们做了大量实验研究。这些实验是否可以看作是时间膨胀效应的证据，仍可进一步讨论。但这些实验的一个“副产品”不能不引起我们的重视。其实，这些实验结果已经证实：加速度对时间进程的快慢并不产生影响。 在验证时间膨胀效应的实验中，有许多实验涉及到加速过程，且覆盖的加速度范围非常广。例如，在原子钟环球航行实验中，时钟经受的向心加速度为0.001g（g代表地球上的重力加速度）；在转动圆盘的实验中，光源的向心加速度达100000g；在穆斯堡尔效应的温度依赖性实验中，晶格中原子核振动的加速度以及作圆周运行的μ介子的向心加速度都高达10的16次方个g 以上。尽管加速度范围这么广，但最终，几乎所有的实验都得到了与狭义相对论预言的由速度引起的时间膨胀效应基本相符的结果。这一事实表明，加速度对实验中的时间膨胀没有任何贡献。即使我们承认时间膨胀效应的存在，也只能说这些效应都是由速度引起的时间膨胀效应，而非加速度效应。 既然加速度对时间膨胀效应不产生任何影响，相对论将“孪生子佯谬”中两兄弟的年龄不同归结为两人加速度的不同的说法就是站不住脚的。 |