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几位对狭义相对论的重大误解
[楼主] 作者:abada  发表时间:2001/08/20 19:05
点击:236次

说起惯性系的速度是相对的,动或静是相对的,很多人没有异议。

一个事件发生的空间点在不同的坐标,有不同的值,这也好理解。

一个物体的运动速度在不同的惯性系有不同的值,也好理解。

对同一地点的相对性,理解的难度也不大,因为日常火车、飞机的经历都可以帮助我们直觉的理解。

一旦说道“米尺收缩”,很多人不理解。米尺“实际上”收缩了没有?这是个无意义的问题,这个问题正如问到底你在运动、还是我在运动的问题一样,是典型的无意义问题。当然,如果是你一直拿者米尺,米尺跟着你,当然对你来说米尺没有收缩。对相对运动的我就不一样了。你的米尺相对与我发生了收缩,而且是相对论上的“实际”收缩。这个收缩和我看“海棉”被压缩一下的“实际”收缩,本质上不同。

相对论上的实际收缩,是指“可操作的、固执地按定义和按程序的测量值”上的收缩。我在我的坐标中是怎样定义“长度”的?这一定义的可操作程序是什么?一旦定义,我们就要把它作为法律固守。在你的、我的坐标系中都要固守。

X轴上一棍或米尺的长度为 L=x2-x1那么这一长度定义谁都要遵守,不应以坐标系为转移。

许多人仍不习惯于按操作定义处理问题,而是按直觉。说温度“热”、“冷”,都是感觉,没有物理意义。说温度是“几度”才有意义。这要固守温度计的定义和测量温度的操作程序,坚持程序平等,而不是结果平等。

狭义相对论看什么都是相对的吗?不是。测量定义、测量程序是绝对的。一个事件发生还是不发生(包括一个物体受力还是不受力),是绝对的,不能在一个惯性系看会发生碰撞或爆炸事件,而换一个惯性系就不会发生。物理定律是绝对的。光速是绝对的。

那么,当初我们为什么要这样而不是那样定义“长度”呢?回答是:这样方便有效。那么,我们能不能换一种定义方式,使得米尺的长度在各惯性系按某种既定程序测起来都完全一样呢?那多方便啊!

实际上,想法给出这样一个定义是可能的,但付出的代价将是昂贵的:你会发现运动力学定律、或其他概念,又会随不同的参照系变来变去了,这样本来为了方便(为了米尺长度不变的新的“长度定义”),结果却引来了更大的麻烦。

正如你可以认为太阳的确是围绕地球而转(看上去不就如此吗?),但你要付出的代价是:用异常复杂的方程来描述金星、火星等其他星体的运动轨迹,物理规律也难以总结。(没有哥白尼的日心说就没有牛顿的万有引力规律)。

最后,更重要的,是你麻烦了半天,预测事件的能力,并没有任何进步。

相对论不关心一些测量值是否随不同的参照系变化,只要测量都是按预定的合法定义,只要不改变预见事件的能力。

本来吗,米尺、钟表这些东西,如果不是用来预测事件发不发生的,它有何用?它变长变短,和你我有何相干?

abada的黑箱实验

下面这个假想故事可以对量子力学的哲学有更好的比喻。

设想有一个密封的黑箱,黑箱的四壁为非常厚的铅层,只有一个小窗可以打开,只有打开小窗才能使光线进入黑箱,使我们观察箱内(即小窗是箱外与箱内唯一的联系通道)。假设箱内有一个极其快速的小老鼠,非常想逃出黑箱,就是说它有极快速的“亲光性”。那么,我们一旦打开小窗,就会发现小老鼠在窗口处。

问题:在不打开小窗时,老鼠在哪里呢?老鼠在干什么呢?

对此问题的回答,可以有几种哲学态度:

1、绝对的实在论。认为老鼠在奔跑,至于如何奔跑,我们有待认识。

2、科学的实证论。认为老鼠一直就呆在窗口处。因为我们在任意时刻打开窗口时,都会观察到老鼠在窗口旁,所以,证明了任意时刻老鼠都在窗口旁。

我支持实证论。因为任何关于物质对象的定律都是要有用,有用就是要作用于仪器和设备,为人类生产、工作等服务。所以我们只需要作用于仪器和设备后的对象的定律,而在对象作用于仪器和设备之前到底如何,我们不感兴趣,也不得而知,只能做无谓的无用的主观猜测,不可能被证实。因为要观测就要用仪器(至少是光线或什么),这恰恰和我们要生产就要用仪器一样。所以,能实证者,才能实用,所以,实证主义与实用主义是天生的一家。








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