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识破相对论之一:钟慢尺缩

(2014-01-26 12:15:19)
标签:

光的传播原理

多普勒效应

波长

频率

光速

分类: 评相对论
        识破相对论之一:钟慢尺缩   2014.1.26

   

有位朋友给我介绍了一位对相对论感兴趣的哥们,我们第一次交流的时候,他就单刀直入从动钟变慢开始,仿佛动钟必须变慢。显然我直接否认只能发生顶牛,还是选择耐心的倾听。“你看我钟慢,我看你钟慢,你看我收缩,我看你收缩,但是你自己又感觉不到你的钟变慢和你在收缩。”这位年轻人还真心想理解相对论,用心良苦,可惜他把功都用在为相对论寻找可以相信的理由。

    钟慢尺缩的来龙去脉是清楚的,先有洛伦兹的尺缩钟慢,后有爱因斯坦的钟慢尺缩。相对论者们认为:尺缩钟慢是代表洛伦兹的电子论,是基于以太存在为基础的,尺缩钟慢是真实长度收缩和钟在走慢,与空间和时间没有关系。钟慢尺缩代表的是爱因斯坦的相对论,是抛弃以太之后的物理学革命,钟慢尺缩是两个参照系间的效应,实际是时间发生膨胀和空间发生收缩。

其实钟慢尺缩对于尺缩钟慢是既没换汤也没换药,正是如此,爱因斯坦后来将洛伦兹收缩和洛伦兹变换纳入相对论中。既生瑜何生亮呢?初始洛伦兹提出尺缩钟慢,遭到科学界的巨踩,爱因斯坦搞了一个曲线救国,提出钟慢尺缩以回避尺缩钟慢不好的名声,对尺缩钟慢采用先批而后用,风声一过,洛伦兹收缩和洛伦兹变换还不是照样冠冕堂皇的登上大雅之堂。至于对钟慢尺缩和尺缩钟慢说的那些褒贬的话,也并非都出于爱因斯坦之嘴,主要还是那些吹喇叭和抬轿者们所为。

钟慢尺缩匪夷所思,出处存在问题,值得追究。可是相对论刁钻怪滑,你不但不能用实验来证明其对错,在臆想实验之中也难以抓住它的把柄。在两个高速相对运动的参照系,可以在一个参照系上测量另外一个运动的参照系上物体长度发生收缩了吗?显然是做不到的!他还说收缩是一种效应,虚不虚、实不实、听得见、摸不着,让你无从下手。

    是狐狸就有尾巴。尺缩和钟慢是假定其一而推出其二,由尺缩可以得到钟慢,反之亦然,所以它们应该是共辱共荣的。所以,没有钟慢则没有尺缩,没有尺缩也没有钟慢,能证明其中一个是错误的,则另外一个肯定是错的。

1、 依据光的传播原理求证动钟的变化

    光的传播原理是经过实验验证的,也是相对论者和反对相对论者所公认的,依据以光的传播原理推论出来的臆想实验结果是应该得到双方认可的。

    光的传播需要时间,我们现在看到遥远的恒星发出的光线实际是它数亿年前发出来的,经过数亿年的传播,现在才到达我们的地球,我们现在看到它的状态是他遥远的过去,可以通过天文测量计算,以光速表示的距离本身就是时差。同一个道理,我们观察一个远处的时钟,其显示时间要和我们身边的时钟有一个时间差,这个时间差可以通过s﹦L/c计算得到。

    假设有甲乙两个火车站相距10光分距离(Lc×10×60s),甲站有甲钟和甲观察者,乙站有乙钟及乙观察者,甲站停有一列火车,火车头上面立有一双面时钟,便于甲、乙观察者观察,我们依据以光对表(或GPS对表)的原理将3只时钟校准,3个时钟都在同步的运行。依据光的传播原理,由于观察者与时钟的距离不同,观察到的时钟指针图像必然有所不同。甲观察者看到的乙钟比甲钟慢10分钟。同理,乙观察者看到的甲钟和甲站火车上的时钟都比乙钟慢了10分钟。

    假设火车由甲站开往乙站,甲乙两个观察者观察到运动的时钟会如何变化呢?

    甲观察者看:火车驶出甲站,由近及远。无论火车的速度有多快,当火车达到乙站的时候,甲观察者将看到火车上的时钟恰巧减慢至和乙钟的时间相同,即甲观察者看到动钟比甲钟慢了10分钟。可以说随着火车上运动的时钟,发生变慢的速率与火车的速度有关,如果火车以光速运动,甲观察者看到的将是动钟停止不走,由甲站到乙站的距离为10光分,火车需要10分钟到达乙站,动钟也停止了10分钟,而乙钟却继续走动,火车到达乙站时,甲观察者看到火车上的时钟和乙钟的时间恰好相同。

    乙观察者看:火车在甲站时,火车上的时钟和甲钟同样比身边的乙钟慢了10分钟。当火车从甲站开出,由远及近。乙观察者看到了火车上面的时钟的走速发生了变快的现象,如果火车以光速前进,乙观察者将看动钟将以乙钟的二倍的速度走动,火车从甲站到乙站需要10分钟车程,而火车上的动钟却走了20分钟,终于在到达乙站的时候追上了乙钟的时间。

    注意,这20分钟是火车行驶10分钟+动钟快了10分钟,动钟快的10分钟正好抵消了它原来慢的10分钟,所以到了乙站,动钟和乙钟指示时间平齐。

    结论:

    我们通过臆想实验可以知道动钟的变慢和变快取决于观察者看到的时钟运动方向有关,时钟的变化速率与时钟的运动速度有关。如果更深一步分析的话,无论动钟在向那个方向运动,我们看到动钟与我们的时间差只与动钟的瞬间的位置和观察者的距离有关,即s﹦L/c ,这是问题的根本,这和看远处的时钟慢于近处的时钟是同一个道理。时钟由近及远时被观察到走速变慢,时钟由远及近时被观察到走速变快,这就是因为光的传播速度和光源运动合成所造成的,而非时钟本身发生了快慢的变化。

    由于光速有限,人们看到都是虚像,眼见并非为实,只不过距离近的时候不易观察到。如果光的速度无限大,那么既看不到动钟变快和变慢,也看不到远处时钟延时,再抬头看遥远的天体,显现的也不是遥远的过去,而是即时。

 

2、 依据光的多普勒的效应求证动钟的变化

    光的多普勒效应属于经典物理学的范畴,多普勒效应反映了观察者和光源相对运动产生的波长和频率的变化,这种频率改变叫频移,在光谱学中呈现红移或蓝移。这一效应同样得到了相对论者和反对相对论者们所公认,用双方共同认可的多普勒效应来辨别动钟的变化,其结果应该得到双方的认可。

    为了化简实验条件,我们不妨只用一个观察者,两只经过校准的时钟,一个时钟由观察者作为对比的静钟,另一个作为实验用的动钟,采用观察动钟由近及远,再由远及近的两个过程。

    观察动钟由近及远

    无疑我们看到的时钟的图像是表盘发出光照射到我们的眼睛所致,当动钟由近及远时,我们实际看到的是光源在运动的作用下使得发出来的光波被拉长,这是典型的多普勒效应,在频谱上显现红移。波长变长对应的是在单位的时间内波的数量减少,完全的信息包含在原来所有的波数内,波数的减少意味着信息的延迟传递,反应在观察者看到的动钟图像自然也是延迟 ——动钟变慢。

    当时钟到达远处停止时,单位时间内传播的光波数量复原,已经积累的时差变成为固定不变,其数值等于s﹦L/c.。

    观察动钟由远及近:

    动钟由远及近的过程是动钟由近及远的反演,多普勒的效应也是反演,频谱由红移转为蓝移。光波的波长在发光体的运动下产生压缩,在观察者看来单位的时间内接收的光波的数量增加,即比光源在静止的情况下接收的信息量增加,观察者相应看到的是动钟的走时速度加快。动钟变快只是追回了原来动钟由近及远是积累的时间差,动钟由远及近回到原来的位置的时候,其时间和原来静钟的时间相同。

    观察者看到静钟发出的图像,其光波数量在单位时间里为一常量,观察者看到动钟变快是在单位时间内观察者接收到的光波的数量增多,其光波数量等于单位时间内静钟发出的光波数量+单位时间内动钟走过的路程内的含静钟发出的光波数量。当动钟的速度到达光速时,显然观察者观察到的光波总数为静钟发出光波数的2倍,所以看到动钟的走速是静钟走速的2倍。 

    结论:

    动钟运动的方向不同,产生的多普勒效应不同,观察者在单位时间内接收到的光波数目增减不同。观察者在单位时间内接收到静钟发出光波数量对应基准的走时速度,动钟的多普勒效应产生的频移——波数的增减,反映在观察者看到是时钟的快或慢。

 

    结束语:

    用光多普勒效应来解释动钟快慢的方法,其结论与依据光传输原理的解释殊路同归。用不同的方法,能得到同样的结论:观察者既可以看到动钟变慢,也可以观察到动钟变快,这个结论的重要性在于否定了动钟只能变慢。这绝非是一种巧合,这无疑是从不同的角度加以证明,证明了得到上述的结论的客观性、正确性。相对论的动钟变慢的假设是没有依据的,是错误的,从而证明了尺缩也是不存在的。

 

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