| 做光学实验，请注意反射镜的面形误差对实验的影响。还有振动影响，温度变化影响，并不是好解决的事情。 对双生子问题的澄清 在爱因斯坦建立狭义相对论之后，爱因斯坦自己便发现了这样一个问题：一对孪生兄弟，一个以速度v离开另一个，当他再返回来，两兄弟重新见面时，谁的年纪要小一些？ 按照相对论的推导结果，处于运动中的物体会发生呈现时间变长的时间膨胀效应，他们相互会发现对方比自己老得慢，于是认为在两兄弟重新见面时，它们都会发现对方的年纪比自己小。这显然是不可能发生在现实之中的矛盾现象。 “双生子”问题曾经被认为是超出了狭义相对论的应用范围，要放到了广义相对论中去研究。其实这不是可以说得过去的理由。要知道：在同一地点同时制造出来的两只在任何方面都完全相同的实物钟，先让其中一只保持在原来的A位置，让另一只钟先以加速度a做匀加速运动，待其达到速度V时改为恒定的匀速运动，在它运动到达足够足够远的距离后，改作 - a 的匀减速运动，待其速度等于零时让它停止在空间的另一处B位置。然后，让保持在先前A位置的那只钟以同样的运动过程从A位置运动到空间B处并停止在该位置。此时重新处于同一位置处的两只实物钟上所显示走过的时间是否相等？它们显然应该是相等的时间。 从道理上来讲，一旦以速度V作匀速运动的时间足够足够长，因加速过程和减速过程抵消剩下的时间增减量将不足以与以速度V作匀速运动的过程中产生的时间增加量相抵消，除非空间不是各处均匀的物理性质。广义相对论之所以能够计算出两只实物钟重新汇合在一起后的显示时间相等，以速度V作匀速运动的时间足够足够长后，因加速过程和减速过程抵消剩下的时间增减量仍然能够与以速度V作匀速运动的过程中产生的时间增加量相抵消，原因就是它所依赖的空间并不是各处均匀的物理性质。事实上，广义相对论方程的求解需要包括绝对零时刻在内的边界条件，已经破坏了原先认识的相对性原理，“相对性原理”和“等效原理”在广义相对论中都只是局域成立，在大尺度框架里不成立。如果让实物种以速度V作匀速运动的时间足够足够长，运动到达的距离足够足够远，从而使它超出广义相对论的成立范围，人们又怎能在原先认识的相对性原理和“等效原理”中作出计算呢？ 其实，爱因斯坦之所以要用广义相对论来对付掉狭义相对论所遇到的双生子问题，目的只是想让他自己继续误以为狭义相对论的时空概念已经摆脱绝对时间和绝对空间的束缚。本来，既然在狭义相对论中已经引入了具有绝对特性的光速不变假说，再引入一个绝对零时刻和相应的绝对零时刻空间平面又有何妨！只要它们对所有的参照系都平权，也就符合“相对性原理”的要求。双生子问题的提出，打破了爱因斯坦对狭义相对论所抱有的期望。为了避免指出狭义相对论必须建立在绝对零时刻和相应的绝对零时刻空间平面基础之上，也即狭义相对论是比牛顿力学更加依靠绝对时间和绝对空间概念的理论体系，然而爱因斯坦建立狭义相对论的初衷就是要消除使用绝对时间和绝对空间概念，他只好采取非理性的回避办法，将双生子问题拒之于讨论范围之外。 人们研究一下狭义相对论使用的时空变换公式就会发现，在绝对零时刻对应的空间平面上，质点不需要经过时间积累过程和空间积累过程，可以直接跃变达到小于光速的任意速度，或是直接从小于光速的任意速度跃变为0，在任意两个参照系中的呈现时刻都为0。如果实物钟的运动过程经过绝对零时刻对应的空间平面，它可以在此空间平面位置任意跃变运动速度，呈现时刻的计算都保持连续。当实物钟从绝对零时刻对应的空间平面开始运动，它可以在此空间平面位置以小于光速的任意速度v开始运动，呈现时刻的计算都保持起始值为0。此后，无论实物钟以速度v运动多么长的时间，呈现时刻发生了多么大的滞后，只要让它减速或加速到与另一个实物钟相对处于静止状态，它们的呈现时刻就立即完全相同。注意，随着时刻的变化，没有任何实物钟还继续处于绝对零时刻空间平面上。如果规定减速过程或加速过程是在相同的时间内完成，它将滞后的时刻赶回来的时间量不仅与运动速度v有关，还与实物钟离开绝对零时刻对应的空间平面距离有关。由此可见，狭义相对论所依赖的空间并不是完全均匀的物理特性。鉴于狭义相对论没有给出变速运动下的时空变换计算公式，人们只能借助广义相对论给出的时空变换计算公式来对变速运动过程的时空变换进行计算。但是，在定性的的分析中，同时才能，而且一定呈现的同时性物理意义，已经明白无误的告诉人们，相对处于静止状态的物体一定是同时刻呈现在自然世界中。 “双生子”问题只是爱因斯坦自己没有始终贯彻同时性的物理涵义所导致出现的一个小误解。 在纠正了以往在同时性的物理涵义上面出现的混乱状况后，哥德尔( Kurt Gödel ) 在20世纪40年代根据爱因斯坦建立的广义相对论推理出可以回到过去的“新生儿自谋杀现象”，也就只是一个概念上的理解错误所推导出来的不存在问题。包括其他人后来在研究宇宙学中发现的可以回到过去“蚂蚁洞”，都是没有贯彻同时才能，而且一定呈现的同时性涵义所导致出现的误解。 CCXDL 2001年10月5日 |