爱因斯坦炮制过很多思想实验，用来说明他的理论。“雷击火车”实验即是其中很著名的一个。本文对“雷击火车”实验进行了梳理，认为在实验的设置和解释上，爱因斯坦有一些不合理、不正确的地方。在“雷击火车”实验中，爱因斯坦是错的，发生了根本性错误。所谓“同时性的相对性”是罔顾实验事实，一厢情愿臆测臆想的结果。合理设置和解释实验，是不会得出“同时性的相对性”结论的。

“雷击火车”实验的描述大致如下：

假设有一列很长的火车，以恒速v在轨道上行驶，---A→→→→→→→→→M（M＇）→→→→→→→→→B---。其中，B是车头，A是车尾，M是路基A→B这段的中点，M＇是列车中点。当时，这列火车恰好遭到了雷击，发生了闪光。雷击点有两个，一个是车头，一个是车尾。

爱因斯坦认为，当我们说A、B两处雷击相对于路基来说是同时的，我们的意思是：在发生闪电的A处和B处所发出的光，在路基A→B这段距离的中点M相遇。但是火车上的情形是，中点M＇是在朝着来自B的光线行进，同时又在逃离来自A的光线。因此M＇将先看见自B发出的光线，后看见自A发出的光线。因此，结论是：“对于路基是同时的若干事件，对于火车并不是同时的，反之亦然（同时性的相对性）。”

同时性具有相对性，这是一个非常重要的结论，它颠覆了人们以往的认知，建树了新的同时观，引发了一系列后续影响。可是，爱因斯坦这个结论正确吗？他的实验设置合理吗？让我们一起分析、研讨。

---A→→→→→→→→→M（M＇）→→→→→→→→→B---

诚然，当我们说A、B两处雷击相对于路基来说是同时的，我们是有爱因斯坦指出的这个意思：在发生闪电的A处和B处所发出的光，在路基A→B这段距离的中点M相遇。换言之，在这个中点M设置观测点，是可以同时看到两光到达，或者说看到两光同时到达。但是，确立这种同时性的机理、原则是什么？为什么我们要把观测点设置在中点M？这也都是原则性问题，不能回避，不能忽视。正是这些前置条件，确保了我们可以在M这个观测点看到两光同时到达，进而得出结论，两光是同时出发，两处雷击事件是同时发生。

两处雷击事件同时发生，根据一个点上的观测来确认，这本来是一个简单算术问题，是已知到达时间、路上行走时间，求出发时间。出发时间=到达时间-路上行走时间。本案是用光做信使，那么，应用这个公式，在M点以外的其他点观测，也能通过光到达时间、路上花费时间求出两光的出发时间，从而判明两光是同时出发，雷击事件是同时发生的。但是更简便的获知结果方法是，选择一个特殊的点，一个最佳的观测点，不必进行繁琐观测和计算，就能很直观、非常方便地把问题解决掉。这个点就是中点M。

---A→→→→→→→→→M（M＇）→→→→→→→→→B---

选点在中点M观测的好处是，这个点到两个雷击点的距离相等，两光的光路一样长短。而光的属性是，光速不变，这意味着两光的速度一样大小；光是直线传播，这决定了两光所走的路径一样平直。实验中，两光相向而行，同时出发，它们速度大小又一样，距离观测点远近又一样，那么，它们路上所花的时间必然一样，也就必然同时到达观测点。由此反推，不难获知，若两光同时到达M，两光所走的光路一样长短，速度又大小一样，它们路上所花的时间必然一样，那么，它们必然是同时出发的。这个M点神奇吧？

因此，爱因斯坦在路基实验中将最佳观测点设置在M是正确的；但是，行驶的火车情况与路基情况不同，造成了M＇也在行驶，它会走向车头B原位置、远离车尾A原位置，从而导致同时射向它的两光光路长短不再相等，从车头射来的光B所走的光路要短些，车车尾射来的光A所走的光路要长些，也就导致两光在路上花费的时间长短不一样，导致两光虽同时出发，却不能同时达到这个观测点！所以，爱因斯坦在火车实验中将观测点设置在M＇是不合适的、不合理的和错误的。要让同时出发的两光同时到达观测点，就不能生搬硬套路基实验的模式将最佳观测点还设置在M＇。

因此，“雷击火车”实验中，不是实验数据和结论支持爱因斯坦提出的“同时性的相对性”，而是爱因斯坦将最佳观测点设置在M＇却想直观判断两光是否同时出发，显然这属于选点错误。如同前文所述，其实就是在路基实验中，要想直观判断两光是否同时出发也是需要正确选点的，如果选点错误，例如选在M点以外的点，也照样是不可能很直观就判断出来两光是否同时出发的。难道那时，也可称有所谓“同时性的相对性”吗？如其然，那爱因斯坦又何必劳心费神设计这个雷击火车实验，根本没必要的。地面上，目力所及随便两个东西同时遭受雷击，例如两个电线杆子同时遭受雷击，你不在中点观测，就看不到两光同时到达，只会看到两光不是同时到达。

---A→→→→→→→X→→M（M＇）→→→→→→→→→B---

光速不变，光速不受火车行驶影响（火车不能加速光或者减速光，光速和光源速度无关），所以，雷击发生后，两光还是会在路基的中点M相遇。那怎么选择火车上的最佳观测点？只需要明了由于行驶，火车的几何中点M＇和路基的中点M分离了多远距离，然后，令这个M＇往火车后部方向移动相同的距离，移动到一点，设为X，即可。这个X就是火车上的最佳观测点，在X这个观测点，就可以直观地判断两光是同时出发，雷击事件是同时发生了。

怎么求X？设火车长度为S，那么，两光的光路均为0.5S。光的速度是C，两光各自走完自己的0.5S距离，需要时间0.5S÷C。这个0.5S÷C时间内，火车会行驶多远距离，也就是M＇和M分离了多远距离（M＇往前走了）。这个距离是多少呢？火车速度是V，那么，这个距离就是0.5S÷C再乘以V，是0.5S×V÷C。在火车上，令几何中点，往车尾方向移动0.5S×V÷C距离，即是X的位置，X就是直观判断两光是同时出发的最佳观测点。如果在这个X同时看到两光，那么，两光是同时出发的，车头车尾两处雷击事件是同时发生的；否则，雷击事件不是同时发生的。

例如，假设火车的长度是10公里，速度是每小时10000公里，光速取值每秒300000公里，那么，两光走完自己的半个火车长度路程需要耗时0.5×10÷300000=0.000016667秒。火车速度是每小时10000公里，换算成每秒，每秒2.77777778公里。那么，这个时间火车可以行走0.000046297公里，也就是0.046297222米，亦即0.46297222分米，亦即4.6297222厘米。所以，我们把火车上的观测点从M＇后移4.6297222厘米即可，这就是点X，在这个最佳观测点X，就可以很直观地观测两光，如果它们是同时到达，那么，它们是同时出发的；否则，不是同时出发的。这个观测结果，和在路基上的观测结果，完全是相同的、一致的、等价的。

还需要说明的一点是：爱因斯坦的错误不止于此，他的另外一个错误是，在M＇没有同时看到两光到达，他就认定两光不是同时出发。确实，在M＇是看不到两光同时到达的，会看到来自车头的B光先到达，来自车尾的A光后到达。但是，应当知道，B光先到达，是因为M＇点往前走，导致B光走的路程被缩短，到达时间提前了，并不是B先出发。A光后到达，是因为M＇点往前走，导致A光走的路程被延长，到达时间延后了，并不是A后出发！用这两个新的到达时间，减去两光各自路上行走时间，仍会得到两光各自的出发时间。基于先到达者被减去的时间也少，后到者被减去的时间也多，还是可以得出结论：两光出发时间是一样的，两处雷击事件是同时发生的。只不过，得出这个结论不是很直观，不像在路基实验里的M点、火车实验里面的X点那么直观。

综上，修正后的实验表明，火车上的人们和路基上的人们一样，都可以对雷击车头车尾事件是否同时发生作出直观判断；就是不选择最佳观测点情况下，也会得出正确判断，车上车下是会得出一致结论的。事实根本不像爱因斯坦所说的那样，“对于路基是同时的若干事件，对于火车并不是同时的，反之亦然（同时性的相对性）”；事实是，对于路基是同时的若干事件，对于火车也是同时的，反之亦然。因此，所谓同时性的相对性，它完全是实验设置错误和实验解释错误的产物，其并不为本实验所支持，并不存在。

在古代，楚国有个渡江的人，他的剑从船里掉入水中，他急忙在剑掉下去的地方刻了个记号，说：“这里是剑掉下去的地方。”后来，等到船停下来，他便从自己刻记号的地方下水去寻找剑。人们把这则典故叫做“刻舟求剑”。另有一个人，他爬到树上去找鱼，没有找到鱼，孟子管这叫“缘木求鱼”。爱因斯坦的“雷击火车”思想实验和刻舟求剑，和缘木求鱼，是否都有着几分相似？是否可以有的一拼？我看爱因斯坦比这两个典故里面的主人公还甚，那两位自己错了也就错了，并没有根据错误的的实验总结出一大套错误理论去推广，爱因斯坦则不然，他因自己选点错误没有看到同时射来的闪光却整出来个“同时性的相对性”，还给人们留下了相对论。

2016-12-22
2016-12-23
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