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附件一：用光速不变不能推导出‘同时性的相对性’ 附件一： 用光速不变不能推导出‘同时性的相对性’ liangxingan 摘要：文章分析了爱因斯坦推导‘同时性的相对性’的过程。从而得知，‘同时性的相对性’是不能用火车闪电理想实验推导出来的。 关键词：同时性的相对性，光速不变，参考系。 根据爱因斯坦的原文（见附录），我们把推理过程整理如下。 先假设光速不变。 我们（包括静止在铁路参考系、火车参考系中的人和爱因斯坦）的已知条件： 1。火车在铁路上的速度是v。 2。瞬时光源P发光时刻分别处在铁路上的A点和火车上的A`点，瞬时光源Q发光时刻分别处在铁路上的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，铁路参考系把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。 我们推出的结论： 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，用路基参考系描述，火车上的M`是A`B`的中点，路基参考系的光源A（P）、B（Q）发的光不同时到达M`相当于火车上的光源A`（P）、B`（Q）发的光不同时到达M`。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不同时发光。 5。因为，我们已知，在路基参考系中P、Q同时发光，又推知，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不同时发光；所以，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）。 爱因斯坦的推理到此结束。 爱因斯坦的这段推理是违反逻辑的。 正常的逻辑应当是：因为，我们已知，在路基参考系中P、Q同时发光，，又推知，用铁路路基作参考系的人认为，在火车参考系中，P、Q不同时发光，所以，用铁路路基作参考系的人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）。 爱因斯坦把‘用铁路路基作参考系的人’偷换成‘我们’，这里的‘我们’既包括把铁路路基作参考系的人也包括不把铁路路基作参考系的人。爱因斯坦在这里犯了偷换概念的错误。 同时是相对的具体含义是：我们都认为‘在路基参考系中P、Q同时发光，在火车参考系中P、Q不同时发光，’。而在爱因斯坦推出的结论是：我们都认为，在路基参考系中P、Q同时发光，路基系的人认为在火车参考系中P、Q不同时发光。所以爱因斯坦的结论尚不能称为同时是相对的。 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）。 |