| 光速不变是错误的假设 liangxingan 摘要：本文从光速不变出发推导出互相矛盾的两个结论，从而证明了光速不变是错误的假设。 关键词：光速不变，同时是相对的，同时是绝对的，参考系。 爱因斯坦在《狭义与广义相对论浅说》一书第9节中用假设光速不变证明了（详见附录）：在路基参考系中，把列车当作参考物体的观察者就必然得出这样的结论，P、Q光不同时到达A`B`的中点M`，即P、Q不同时发光。 证明‘在路基参考系中，把列车当作参考物体的观察者就必然得出这样的结论，P、Q光不同时到达A`B`的中点M`，即P、Q不同时发光。’的过程如下。 先假设光速不变。 已知条件： 1。火车在路基上的速度是v。 2。瞬时光源P发光时刻分别处在路基上的A点和火车上的A`点，瞬时光源Q发光时刻分别处在路基上的B点和火车上的B`点。这就是说，火车参考系把A`、B`当成瞬时光源，路基参考系把A、B当成瞬时光源。 3。用路基参考系描述，A（P）、B（Q）在不同位置同时发光，并相遇在M点。 4。用路基参考系描述，A（P）、B（Q）在不同位置同时发光时刻，路基上的A、M、B点与火车上的A`、M`、B`点同时重合。 推出的结论： 1。由已知条件3推知：用路基参考系描述，A（P）、B（Q）光的相遇点M必定是AB的中点。 2。由已知条件4和结论1推知：用路基参考系描述，火车上的M`是A`B`的中点。 3。由已知条件1、4推知：用路基参考系描述，A（P）、B（Q）光不同时到达M`。 4。因为，在路基参考系中，A`（P）、B`（Q）是光源P、Q在火车参考系的发光处，M`是A`B`的中点，假设在火车参考系中光速不变，所以，在路基参考系中，把列车当作参考物体的观察者就必然得出这样的结论，P、Q光不同时到达A`B`的中点M`，即，P、Q不同时发光。 证毕。 用假设光速不变又可以证明：在路基参考系中，把列车当作参考物体的观察者就必然得出这样的结论，P、Q光同时到达A`B`的中点M`，即P、Q不同时发光。 证明‘在路基参考系中，把列车当作参考物体的观察者就必然得出这样的结论，P、Q光同时到达A`B`的中点M`，即P、Q不同时发光。’的过程如下。 先假设光速不变。 已知条件： 1。火车在路基上的速度是v。 2。瞬时光源P发光时刻分别处在路基上的A点和火车上的A`点，瞬时光源Q发光时刻分别处在路基上的B点和火车上的B`点。这就是说，火车参考系把A`、B`当成瞬时光源，路基参考系把A、B当成瞬时光源。 3。用路基参考系描述，A（P）、B（Q）在不同位置同时发光，并相遇在M点。 4。用路基参考系描述，A（P）、B（Q）在不同位置同时发光时刻，路基上的A、M、B点与火车上的A`、M`、B`点同时重合。 推出的结论： 1．因为，在路基参考系中，A与A`同时发光、B与B`同时发光、A与B同时发光（由己知条件3、4推知），所以，在路基参考系中，A`（P）、B`（Q）同时发光。 2．因为，在路基参考系中，A`（P）、B`（Q）是光源P、Q在火车参考系的发光处（由已知条件2推知），所以，用路基参考系描述（用铁路路基作参考系的人认为）：在火车参考系中，P、Q同时发光。 3。由已知条件3推知：用路基参考系描述，A（P）、B（Q）光的相遇点M必定是AB的中点。 4。由已知条件4和结论3推知：用路基参考系描述，火车上的M`是A`B`的中点。 5．因为，用路基参考系描述（用铁路路基作参考系的人认为）：在火车参考系中，P、Q同时发光，M`是A`B`的中点，假设在火车参考系中光速不变，所以，在路基参考系中，把列车当作参考物体的观察者就必然得出这样的结论，P、Q光同时到达A`B`的中点M`。 证毕。 爱因斯坦从光速不变出发推知，在路基参考系中，把列车当作参考物体的观察者得出‘P、Q同时发光，P、Q光同时到达M`。’和‘P、Q不同时发光，P、Q光不同时到达M`’两个互相矛盾的结论。已知条件和推理过程显然没有问题，此矛盾只可能由光速不变假设引起，由此可知，光速不变是错误的假设。 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》） 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［抄者注：为了叙述方便，我们把这两个瞬时光源称P、Q。］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。［抄者注：火车上的两点叫A`、B`点比较好。］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）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）。 |