每个坐标系都有自己的时间吗

作者：夏俊峰  （发帖者） 

       爱因斯坦在《狭义和广义相对论浅说》第1.9节第4自然段中说：“对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），每一个参考物体（坐标系）都有它本身的特殊的时间；除非我们讲出关于时间的陈述是相对于哪一个参考物体的，否则关于一个事件的时间的陈述就没有意义”。在这里，爱因斯坦提出了“每一个参考物体（坐标系）都有它本身的特殊的时间”，但是，务必请注意这句话的前提！我们必须对这句话联系他之前的叙述来理解，若非如此，仅看这句话，必然是断章取意，导致错误的认知。这正是当前对相对论关于时间问题误解的根源。

因为相对论的研究方法是光信号观测法，τ时刻发生的事件的信息要通过光信号传递给观者。由于不同的观者可能距离事件的距离不同，各观者获知事件发生的时间必然不同。因此，哪个时间是哪个观者获得信息的时间，自然是与观者息息相关的。比如，对于K系，他获知事件的信息的时间（时刻值）是T，而K′系获知事件发生的时间（时刻值）是T′。T与T′时刻不同是绝对的！——除非K和K′与事件的距离相等，则两者获知信息的时刻相同。T和T′时就是事件时刻τ分别在两个坐标系的“特殊”时间（时刻）——这才是爱因斯坦上述话的真实含义。你只说事件的时间是T,而不说这是相对哪个观者的，这将没有意义。请问K′系会认同吗？事件自己会认同吗？因此，τ、T、T′必定是每个参照物自己的“特殊”时间，而这个特殊时间是各参照物看到事件时的时刻。这就是“每个坐标系有自己的时间”的本质。并且这些“自己的特殊时间”必定是与事件相关联的——所以才“特殊”！抛开了事件谈坐标系的时间都是无稽之谈——连研究对象都没有了还谈什么研究！

正确的说法和理解是：每个坐标系都有自己看到事件的时刻。

而这种时刻比较的前提就是各地、各坐标系的时钟必须是同步、同时的。否则比较就不能进行。试想，A钟指示在1点时，B钟指示是2点03分；当A钟指示2点时，B钟的指示是5点12分。请问，以这两个钟各自的走时率，如何谈它们的同时和同等时刻差？它们只可能在运行一定的周期时有一次同时刻对应。但在即使它们在一起，一起喊开始、结束，然后再比较时间，各自的时刻差数值也不可能相同。所以，它们两个比较时间就是鸡同鸭讲、毫无意义。

错误的认识：每个坐标系的时钟走时率不同；或：每个坐标系都有自己的时间。导致这种错误认知的根源在于对爱因斯坦的话断章取意。（另外，由此错误认知的基础上，派生出了一系列的错误认知，诸如：相对论是研究时间的相对性的、运动的钟走时率会改变、洛伦兹变换公式是协调坐标系时间并使它们相等的，等等）

我们应该明白了，各物质（包括事件、观者）不管以什么样的速度运动，它们的时钟走时率都是相同的。如果你抛弃这一点，那么任何对比时间的事情都将没有意义。同时性问题更是无从谈起。这方面请读者好好思考。应该好好想想，人们提出时间这个概念是做什么用的，时间的计量依据是什么。这方面如果不清楚，必定出现混乱。

为什么要说T和T′这两个时间是特殊时间（严格讲应该是时刻，因为英文不区分时间和时刻这两个概念，都是“time”，我们必须根据物理过程来理解）？因为按照常理，如果事件发生的时刻是τ，各地的人都认可它发生的时刻是τ（可以通过书信、电报、光波、电视等通讯手段来告知）。而相对论的观者则是以自己看到事件时的时刻为准。不同运动状态的观者看到的时刻不同，因此，K系观者看到的时刻T就成为事件发生时刻τ在K系观者这里的特殊时刻；而K′系观者看到的时刻T′就成为事件发生时刻τ在K′系观者这里的特殊时刻。因为事件发生的时刻是τ（事件自己看自己的时钟），这个时间值只能有这一个。而T和T′这两个时刻是不同观者的时刻，这两个时刻是与事件相关的，但又不是事件发生的真实时间，故它们就是“特殊时刻”了。T和T′的时刻值不同，并不是因为不同观者及事件的时钟走时率不同，而是不同观者与事件的距离不同、光传播时间不同导致了延时不同。

附注：本人第一次发关于相对论的主题帖，借此多说一点：每个学习相对论的人，如果你不是在校进修相对论的学生，应该首先阅读爱因斯坦自己写的关于相对论的文章，先抛开现代教授的教材。因为他们的教材中难免有误解乃至错误。虽然爱因斯坦的文章中也有问题，但至少你可以知道爱因斯坦到底是如何讲述的 。现代人的教材和文章中断章取意现象不少。爱因斯坦的文章要仔细看，他写的太啰嗦了，而且往往是平铺直叙，且没有总结性的话语。有时候前提和结果在文中的距离较远，很容易被人断章取意而曲解。因此，对其文章要反复看，仔细思考。就像本文的问题，本不是问题，就是因为被人断章取意才成了问题，将相对论带入歧途。