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一、光的传播距离：
我们知道狭义相对论的两个基本原理，一是狭义运动相对性原理；二是光速不变原理。唯一以实验为基础的基本原理就是“光速不变原理”。可是，对于“光速不变”的说法，我觉得不很准确，容易让人产生误解，尤其是对于初学者来说更是如此。所谓“光速不变”，是说，在任何惯性参照系中光都是以每秒三十万公里的速度向各个方向上扩散。可是，唯有在静止参照系中，“真正”的光速才有可能在各个方向上完全相同。例如：在一个速度为U的惯性系中，测量一束光的速度，假若方向不同，必定会测出不同的光速。向前（与惯性系运动方向重合）其测得的“光速”应该是（C-U），向后（与惯性系运动方向完全相反）其测得的“光速”应该是（C+U），与惯性系运动方向垂直的方向，其测得的“光速”应该是C。所以，我说，“光速不变”的描述有些不太准确。应该说，“光的传播距离不变”，即光在任何惯性系中（也包括在任何非惯性系中，或者混合的、变化不定的参照系），都会以每秒三十万公里的速度向外传播。换一种说法，就是光的传播距离每秒三十万公里。 为此，有网友多次提出，光速是个常数，与惯性系无关。他们的说法一点错也没有，可处在某个惯性系当中做实地测量时，其结果就不是那样了。比如，当我们处在一个我们不知道的惯性系中，向前测得光速为每秒20万公里，根据（C-U）等于每秒二十万公里，我们就可以知道我们所处的惯性系是每秒十万公里的速度，这里实际测定的光速是每秒二十万公里，而理论光速（或间接光速）则是个常数每秒三十万公里。那么，向后测量，我们可以得到每秒四十万公里的光速，同理，根据（C+U）等于每秒四十万公里，我们仍可以得出我们所处的惯性系是以每秒十万公里的速度反向运行着。这就是，为什么我说，“光速不变”的描述不准确的原因了，如果说“光的传播距离不变”，似乎更容易让初学者理解，不是吗？ 二、标准时间间隔与相对时间间隔： 首先要解释的是，什么叫“时间间隔”。只要与光源有距离存在的观测者，光源发光的最初瞬间就不可能被观测到，尽管这个差距很小，以至于一千公里也才不过（1/300）秒。所以，无论从怎样的惯性系中观测光源发光的最初瞬间不可能是零时间观测到，如果它们之间存在距离的话。故，所谓“时间间隔”随观测者与光源的距离远近而“浮动”。例如：五米的观测者要比十米的观测者先“看”到光亮，虽然以我们的反应来看，根本分辨不出来，却也肯定比一米的观测晚“看”到光亮。这种区别，在实验中根本测不出来，唯有在“思想实验”中才能被理性地“测”出来。同理，光源熄灭的最后一刻被“看”到的情景也是如此。 那么，何谓“标准时间间隔”呢？只要观测者与光源同处一个惯性系且观测位置固定不变者，他所观测到的时间间隔就是“标准时间间隔”，随着观测者与光源位置的远近，标准时间间隔也是“浮动”的，可“时间间隔”固定不变。 “相对时间间隔”是相对于“标准时间间隔”而言的。如果观测者不与光源同处一个惯性系，观测位置固定不变时，所观测到的时间间隔就是“相对时间间隔”，除了与标准时间间隔的观测者不处在同一个惯性系外，其他条件完全相同。否则，就没有了比对的任何意义了。一般为了便于比对，我们把产生“相对时间间隔”的所有观测者都放在同一个惯性系中，只有观测点相对于光源有所变化，就像我们看一个人，站在前面，就只能看到他的正面，站在后面，也只能看到他的背面。所以“相对时间间隔”就是因为观测者在其他条件完全相同只有所测位置的不同时，而测得的观测结果的不同，才预示了相对论的错误。因为只是观测位置发生变化，就能得出完全不同的观测结果，说明爱因斯坦的狭义相对论中推论出来的“钟缓尺缩”现象有着不可原谅的失疏。 |