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通常我们探讨观测光钟发光时间的过程时，都是以静态观测动态，即观测者在站台上观测匀速列车上的光钟闪烁的时间（间隔）的长短。有位网友在与我探讨时，提出了一个很有趣的假设，即观测者在匀速列车上观测站台上的光钟闪烁时间的状况如何。
既然光钟处于静止状态，则站台上的观测者所观测到的时间间隔就变成了标准时间间隔，即T（0）=（2H/C）N，（N=1，2，3，……）为什么必须设N，是因为如果H相对C过小时，我们的观测几乎是不可能的。匀速列车上的观测者所观测到的就变成了相对时间间隔了，与标准时间间隔比较，相对时间间隔的大小与列车的速度与方向有着密切的关系。穿越光钟之前的观测者靠近光钟以及穿越光钟后，观测者远离光钟，则表示方向发生了改变。所以，在不同的阶段，相对时间间隔会发生不同的变化。具体分析如下： 首先，设L为看到光钟发光的最初瞬间时，观测者与光钟的距离； 设X为穿越光钟后，光钟闪烁的最后时刻，观测者与光钟的距离。 一、列车以速度U向光钟驶近，但不超过： （1）L>(=)（2H/C）（C+U）N且X<(=)0时， 其相对时间间隔为（2H/C）[C/(C+U)]N=2HN/(C+U)<2HN/C 二、列车在光钟发光的过程中穿越光钟： （2）0< L <（2HN/C）（C+U）且0< X <（2HN/C）（C－U）时， 其相对时间间隔在2HN/ (C+U) 令L/（C+U）=（1/2）2HN/C且X/（C－U）=（1/2）2HN/C L+X=2HN，此时的相对时间间隔等于标准时间间隔，即T（A）=T（0）=2HN/C 在我未充分论证的情况下，大胆猜测，如果穿越光钟前后的时间间隔相等的话，其相对时间间隔恒等于标准时间间隔，无论穿越前后的参照系如何变换都不影响其结果。所以，以此推论，穿越光钟前的时间大于穿越光钟后的时间，则相对时间间隔小于标准时间间隔；反之，穿越光钟前的时间小于穿越光钟后的时间，则相对时间间隔大于标准时间间隔。 三、列车以匀速U远离光钟： （4）L<(=)0且X>(=)（2HN/C）（C—U）时， 其相对时间间隔为（2HN/C）[C/（C—U）]=2HN/（C—U）>2HN/C 总结： 1、静点观动钟（在站台上观测匀速列车上光钟的发光过程），其相对时间间隔与标准时间间隔的关系决定于观测光钟发光最初一瞬与最后一刻时，观测者与光钟之间的距离变化。前者距离大于后者距离时，相对时间间隔小于标准时间间隔；前后距离小于后者距离时，相对时间间隔大于标准时间间隔；前后两者的距离相等，则相对时间间隔等于标准时间间隔。其间，无论发生怎样的参照系变化（包括非惯性参照系在内），都不影响观测结果。 2、动点观静钟（在匀速列车上观测站台上光钟的发光过程），其相对时间间隔与标准时间间隔的关系取决于穿越光钟前后的时间间隔的比较。穿越前的时间间隔大于穿越后的时间间隔，则表明相对时间间隔小于标准时间间隔；穿越前的时间间隔小于穿越后的时间间隔，则表明相对时间间隔大于标准时间间隔；穿越前后的时间间隔相同，则表明相对时间间隔等于标准时间间隔。其间，无论发生怎样的参照系变化（包括非惯性参照系在内），都不影响观测结果。 至此，我对相对论的质疑，真可谓“大圆满”矣。 |