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先说明 咱们讨论的问题发生在相对论建立之前,所以就不要用相对论的结论去说明问题。光速不变这个假设到底合不合理、有没有问题是我们讨论的中心,若有问题的话,爱因斯坦就不能根据它建立相对论。
光速不变假设与因果律矛盾(新火车闪电理想实验) 让火车停在地面,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,根据因果律,它们应该仍然同步,地面上的钟的环境都没发生变化当然仍然同步;同理,在火车上的观察者S’看来,地面上的钟也应同步,火车上的钟也互相同步。至于火车上的钟和地面上的钟是否仍然同步可以不考虑,这是因为它并不影响问题的讨论。 令火车上的C’点与地面上的C点重合时刻光源于C’(C)处发光。设光速在地面上各向同性<设在火车上光速各向同性也一样>,在S看来,C(C’)光应该同时到达A、B两点<以地面上的钟为准>而不同时到达A’、B’点<也以地面上的钟为准>。在S’看来火车上的钟是同步的,地面上的钟也是同步的,火车上的钟和地面上的钟即使不同步,其相差数值也是一样的,所以,在火车上的观测者S’通过推理(等量减等量结果相等)可知,光C(C’)同时到达A、B而不能同时到达A’、B’(用火车上的钟测量),也就是说,若在地面上光速各向同性,在火车上光速各方向就不同性,反过来讲也一样,若在火车上光速各向同性,在地面上光速就不可能也各向同性。从而证明,光速不变假设不成立,或者说光速不变假设与因果律有矛盾。
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