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爱因斯坦推导不出‘同时性的相对性’
liangxingan 摘要：文章分析了爱因斯坦在推导‘同时性的相对性’的过程中存在的矛盾。从而得出‘同时性的相对性’是不能推导出来的结论。 关键词：同时性的相对性，光速不变，相对性原理。 如果把两个假设（光速不变、相对性原理适用于电磁现象）比喻为相对论大厦的基石，那么‘同时性的相对性’就是相对论大厦的第一层。‘同时性的相对性’的重要性由此可见一斑。正因为爱因斯坦看到了这一点，他才首先重点推导‘同时性的相对性’。他在《狭义与广义相对论浅说》一书第9节专门推导了‘同时性的相对性’（详见附录）。然而，他的这个推导是不成功的。 原书中有下面一段话：“可是实际上（相对于铁路路基来考虑）这个观察者正在朝着来自B的光线急速行进，同时他又是在来自A的光线的前方向前行进。因此这个观察者将先看见自B发出的光线，后看见自A发出的光线。所以，把列车当作参考物体的观察者就必然得出这样的结论，即雷电闪光B先于雷电闪光A发生。这样我们就得出以下的重要结果： 对于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）。” 我们把上面这段话整理如下。 路基上的观测者说：“…这个观察者（火车上M`处的人）正在朝着来自B的光线急速行进，同时他又是在来自A的光线的前方向前行进。因此这个观察者将先看见自B发出的光线，后看见自A发出的光线。所以，把列车当作参考物体的观察者就必然得出这样的结论，即雷电闪光B先于雷电闪光A发生；把列车当作参考物体的观察者进一步推知这样的结论，即闪电B先发光闪电A后发光。”。爱因斯坦总结推理：“因为在此之前路基上的观测者已知A、B两处雷击是同时的（这是已知条件之一），现在路基上的观测者又推导出‘把列车当作参考物体的观察者应该推知闪电B先发光闪电A后发光’这样的结论。这样就能得出以下的重要结果：对于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）。” 爱因斯坦在总结推理的过程中犯了一个逻辑错误。 正确的逻辑应该是：因为，路基系的观测者已知A、B两个雷击是同时的，火车系的观测者根据自己已如的条件亲自推知A、B两个雷击不是同时的，所以，对于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）。 而爱因斯坦在总结推理中所根据的‘A、B两个雷击不是同时的’这个条件却不是火车系的观测者根据自己的已如条件亲自推导出来的，而是路基上的观测者根据自己的已知条件为火车参考系推导出来的。 这就引出另一个问题，即路基上的观测者根据自己已知的条件为火车系推导出的结论是否适用于火车系？若适用，那么爱因斯坦的结论就是正确的，若不适用，那么爱因斯坦的结论就是不正确的。 路基参考系的观测者根据自己已知条件为火车系的观测者推导出结论是否适用干火车参考系，要看路基系的观测者推导时所依据的前提条件在火车系是否成立。如果前提条件在火车系不成立，应用该条件推出的结论在火车系就不可能成立。 路基系的观测者为火车系推导结论时应用的原始条件有很多，其中之一是‘A、B同时闪光’，‘A、B同时闪光’在火车系成立吗？ 若‘A、B同时闪光’在火车系不成立，爱因斯坦就不可能推导出‘同时性的相对性’，若‘A、B同时闪光’在火车系成立，这又与他希望推导出的结论矛盾。总之，爱因斯坦无论如何也推导不出‘同时性的相对性’。 简单说，爱因斯坦的错误是：用甲认可（乙不认可）的己知条件给乙推导出命题并强迫乙认可这个命题。 总之，爱因斯坦无论如何也推导不出‘同时性的相对性’。 参考文献：爱因斯坦著《狭义与广义相对论浅说》 附录 （节选自《狭义与广义相对论浅说》一书第9节） 9．同时性的相对性 到目前为止，我们的论述一直是参照我们称之为“铁路路基”的一个特定的参考物体来进行的，假设有一列很长的火车，以恒速v沿着图1所标明的方向在轨道上行驶。在这列火车上旅行的人们可以很方便地把火车当作刚性参考物体（坐标系）：他们参照火车来观察一切事件。因而，在铁路线上发生的每一个事件也在火车上某一特定的地点发生，而且完全和相对于路基所作的同时性定义一样，我们也能够相对于火车作出同时性的定义。但是，作为一个自然的推论，下述问题就随之产生： 对于铁路路基来说是同时的两个事件（例如A、B两处雷击），对于火车来说是否也是同时的呢，我们将直接证明，回答必然是否定的。 当我们说A、B两处雷击相对于路基而言是同时的，我们的意思是：在发生闪电的A处和B处所发出的光，在路基A→B这段距离的中点M相遇。但是事件A和B也对应于火车上的A点和B点。令M’为在行驶中的火车上A→B这段距离的中点。正当雷电闪光发生的时候，点M’自然与M重合，但是点M’以火车的速度v向图中的右方移动。如果坐在火车上M’处的一个观察者并不具有这个速度，那么他就总是停留在M点，雷电闪光A和B所发出的光就同时到达他这里，也就是说正好在他所在的地方相遇。可是实际上（相对于铁路路基来考虑）之个观察者正在朝着来自B的光线急速行进，同时他又是在来自A的光线的前方向前行进。因此这个观察者将先看见自B发出的光线，后看见自A发出的光线。所以，把列车当作参考物体的观察者就必然得出这样的结论，即雷电闪光B先于雷电闪光A发生。这样我们就得出以下的重要结果： 对于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）。 |