|
hudemi，您好！
我不赞同你的《相对论关于“同时性的相对性”的论证不成立》的观点。 你在文中说的“如果进一步往下设想，观察者C原本就是运动的，只是在A、B两点同时发光的时刻，他刚好到达AB连线的中点处，在闪光发出后，他仍按原来的速度运动。这样，等闪光真正到达AB连线的中点处时，他已离开原来的中点位置。此时，他不可能同时看到来自两边的闪光，也无权得结论说，两闪光不是同时发生的。相反，如果是另外一种情况，观察者C在两闪光到达中点时也正好运动到中点，则他能同时看到来自两边的光线，也有权得结论说，两闪光是同时发生的” 这里涉及到两种观测者， 我不能同意你的观点，我认为前者是对的，因为只有在闪光发出的瞬间，观察者处于中点位置，才能保证光信号到达观测者时通过的路程相等。 以列车为参考系，观察者C不应该认为自己是运动的，而是光源A、B在运动，他在和AB连线的中点重合时开始计时，此时他并不知道光源A、B是否同时发光，但是如果用反正法可以看出：如果A、B同时发光，他一定能同时收到A、B的光信号。因为A、B虽然是运动的，但是计算光信号走过的路程是A或B发光时刻所处的那一点到观测者c的距离，这和光源的速度无关，而观测者c正处于A、B的中点，所以光信号到达观测者时通过的路程是相等的，又由于光速不变原理，两光信号相对于A、B的速度都一样，所以观测者c有理由相信他一定能同时收到光信号。但是正如下文所说的（理由要复杂一点），观测者c不可能同时收到A、B的光信号。所以他断定，A、B一定不是同时发光的。 上面的分析至少证明在闪光发出的瞬间处于中点位置的观察者有权对同时性作出判断。而后者不行，因为当两闪光到达其连线的中点时，观察者才在中点位置，那么我们就不能保证光信号到达观测者时通过的路程相等了。假如A、B真的同时发光，那么在发光的时刻，观测者要么靠近A点，要么靠近B点，但肯定不在AB的中点,所以光信号到达观测者时通过的路程必然不同，而两光信号相对于观测者的速度又是一样的，所以这种情况下观测者反而不能同时收到A、B的光信号。如果他同时收到光信号，却是证明了A、B不是同时发光。 如果你同意我上面的分析，让我们再往下看。在列车系中，观测者c为什么不可能同时收到A、B的光信号。说观测者c由于运动而不同时收到光信号的是站台上的观点，那么在列车系中，观测者c是怎样看的呢？必须指出，观测者c不能直接断定他不能同时收到光信号，他的确是利用了站台的结论，但他凭什么相信这一点呢？用洛伦兹变换就可以看出这一点，但是如果用洛伦兹变换，我们上面的分析就前功尽弃了，爱因斯坦之所以提出这个思想实验就是让人们绕过洛伦兹变换，看看在这过程中是什么因素使得同时性出现相对性。 这里的确可以不用洛伦兹变换，许多书都没有看出这一点，甚至看不出问题的所在。其实我们用惯性系本身的概念就可以证明：对于在某一参考系中发生于同一地点的两个事件，其时间先后次序（包括同时性）在任何参考系中是不变的。 证明如下： 证： 惯性系的概念本身要求一惯性系到另一惯性系的时空坐标变换必须是线性的。 设惯性系k发生的两事件为（x1,y1,z1,t1),(x2,y2,z2,t2),在另一惯性系K'中这两事件表示为（x1',y1',z1',t1'),(x2',y2',z2',t2') 则根据惯性系的概念必有： c*t1'=a*x1+b*ct1, c*t2'=a*x2+b*ct2,其中a,b为线性变换的常数（虽然不敢肯定 K'中的时间与K中的位置有关，但为了保险起见，先假设它们有关系，如果没有，系数a会自然为零） 则两事件发生的时间差在两惯性系中的关系为： c(t1'-t2')=a(x1-x2)+bc(t1-t2) 若这两个事件在k系中发生在同一地点，则有x1-x2=0,即：t1'-t2'=b(t1-t2) （注意两边的符号是一致的） 上式说明，在某一惯性参考系中发生于同一地点的两个事件，其时间先后次序（包括同时性）在任何惯性参考系中是不变的。 证明完毕。 好了，通过上面的证明知道，对于发生于同一地点的两个事件（A的光信号到达观测者c及B的光信号到达观测者c），在站台系中是不同时的，所以在任何惯性系中也都是不同时的，注意，这里只用了光速不变原理和惯性系的概念，并不用到洛伦兹变换。到此全部的问题已经解决了………… 很多介绍相对论的书为了省事，都先用两大假设建立好洛伦兹变换，再用洛伦兹变换来分析爱因斯坦的火车实验，其实这样一来，火车实验已经失去了本身的意义，实际上成了多余的东西。 下面是总结（同时性相对性的完整分析）： ------------------------------------------------------------------------------------ 设想有一列火车相对于站台以匀速v向右运动，当列车的首、尾两点A'、B'与站台上的A、B两点重合时(A'B'的中点c'和AB的中点c也重合），站台上同时在这两点发出闪光；所谓“同时”，就是两闪光同时传到站台的中点c 。 对于站台上的c来说，他同时接到A的闪光和B的闪光。但是他看到列车向右行驶，所以他认为车上的中点c’先接到站台上的A点的闪光，后接到站台上的B点的闪光。 但是车上的中点c‘是这样认为的吗？不一定，虽然他无法从逻辑上得出他先收到那个的信号，他也没学过洛伦兹变换，但是他具有一定的数学知识，他可以根据惯性系的概念证明：对于在某一参考系中发生于同一地点的两个事件，其时间先后次序（包括同时性）在任何参考系中是不变的。他的证明如下： 证： 惯性系的概念本身要求一惯性系到另一惯性系的时空坐标变换必须是线性的。 设惯性系k发生的两事件为（x1,y1,z1,t1),(x2,y2,z2,t2),在另一惯性系K'中这两事件表示为（x1',y1',z1',t1'),(x2',y2',z2',t2') 则根据惯性系的概念必有： c*t1'=a*x1+b*ct1, c*t2'=a*x2+b*ct2,其中a,b为线性变换的常数（虽然不敢肯定 K'中的时间与K中的位置有关，但为了保险起见，先假设它们有关系，如果没有，系数a会自然为零） 则两事件发生的时间差在两惯性系中的关系为： c(t1'-t2')=a(x1-x2)+bc(t1-t2) 若这两个事件在k系中发生在同一地点，则有x1-x2=0,即：t1'-t2'=b(t1-t2) （注意两边的符号是一致的） 上式说明，在某一惯性参考系中发生于同一地点的两个事件，其时间先后次序（包括同时性）在任何惯性参考系中是不变的。 证明完毕。 于是他得出：既然在站台系认定他不同时收到光信号，那么在列车系他也不会同时收到光信号，而是先接到站台上的A点的闪光，后接到站台上的B点的闪光。 于是他放心的做进一步分析，他发现，当他与站台上的c重合时，他恰好和两光源A、B的距离相等，但是他却先接到A点的光信号，后接到B点的光信号，但是光速相对于他是不变的，所以他推算出，A点比B点先发出光信号。这就是同时性的相对性。 http://go2.163.com/fyws/> |