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一、“同时”问题的由来
无论是在我们的生活经验中，还是在经典力学中，“同时”似乎是一个无须定义的名词。谁都知道“同时”就是同一时刻，所以判断两个异地事件是否为同时发生的，我们只需要记录两个事件的发生时刻是否相同。如果真是如此简单，那么我们也不必在这里《说说“同时”》！ 说它不简单，主要是我们应该如何判定“两个事件的发生时刻是否相同”。按照我们的生活经验，判断两个事件的发生时刻是否相同有很多方法，比如说： 1、在两个事件发生处，各安排一个观测者，当事件发生时立刻报告给同一拿着时钟的人，然后根据两个事件发生地与该人的距离，和报告所使用信号的传播速度，分别计算出两个事件发生的时刻。 2、在事件发生前，把两个相同时钟的读数对准后，分别移动到两个事件的发生地，用以记录下各自事件的发生时刻，然后在一起对比。 凡此种种，方法有很多。但是无论什么方法，都离不开上面所列的两个基本原理之一：一个是使用某种信号把两地连接起来，一个是通过移动钟把两地连接起来。实际这两种原理都离不开运动，无论是信号传播，还是钟的移动，都是通过某种运动把两地的时刻联系起来。 二、“同时”（事件）的定义 从上面的叙述中我们知道，要想确定两地的同一时刻并不是简单的事。因为运动有多种多样，其差异更是难以想象的。所以，用“同一时刻”作为“同时”的内涵，实际相当于没有定义。从严谨的科学思想上说，我们应该给“同时”一个严密的内涵。 我们知道客观事件是时间长河中的最好参考点，所以用客观事件来定义“同时”是一个明智的选择。因此，我们把“同时”定义为：与一个已知事件的时间间隔相等的，所有事件都是“同时”（事件）。显然，这个定义的内涵是明确的，但并没有解决如何判断“时间间隔相等”的问题。只要我们稍加思考就会发现，还是离不开前面所说的运动。因此，约定一种稳定的运动，作为连接两地时刻的标准运动，是不能避免的问题。 那么，选择什么样的运动最具有普适性呢？这就是我们需要认真思考的问题，也是理解相对论的关键问题之一！ |