相对论本身是不可验证的。为了让人们相信相对论是存在的，相对论把同时性的相对性，作为相对论在现实中存在的佐证推荐给读者，读者看到的感觉往往是为之一震，自古以来人们头脑中天经地义的“同时”概念在这里被缴械，然后便乘坐爱因斯坦列车进入相对论世界，就会被时间变慢、空间收缩、质量变重的梦幻般的奇妙现象所吸引，并一路为之赞叹。
同时性的相对性源于相对论提出的一个假设的实验①，见图2-1。
①《狭义与广义相对论浅说》． 【美】爱因斯坦 著． 杨润殷 译． 北京大学出版社， 2006年1 月第1
版第21页。
这就是著名的爱因斯坦列车臆想实验：一列火车行驶在铁路路基上，这时可以分为两个参照系，即以“铁路路基”为参照体的参照系和以运动着的火车作为参照体的参照系。在铁路路基上发生的所有事件，在车上的人可以方便地参照火车来观察事件的发生。设铁路路基上有A，M，B三点，且AM＝MB。有一列火车经过这里，在t时刻时路基上的M点与列车上的M’点对齐，恰巧此瞬间一雷电同时击中A，B两点，同时产生两个事件A，B。在M处地面上的静止观察者无疑会观察到A，B两个事件同时发生。而随车运动的观察者则不能观察到A、B两个事件同时发生，因为火车在运动，他势必先看到前进方向上的事件B，而后看见后面的事件A。
于是，相对论归纳总结为：对于一个参照系是同时发生的两件事，对于另一个参照系就不是同时发生的。因此，“同时”是相对的，与参照系的运动有关，这就是狭义相对论“同时性的相对性”。这个结论指出了不同参照系间不存在同时性。
相对论还认为：只有以无限大的速度传递信息，才能确定任何两个事件的同时性是绝对的。然而，自然界中最快的速度是光速，所以相对论认为两个事件绝对的同时是不可能的。
在我的研究中，不仅在一个参照系里找到了同时性的相对性，还在两个参照系之间找到了同时。并利用GPS所应用的共视法方便地找到了不同参照系的同时性，这些也说明了没有无穷大的信号并不影响我们对绝对同时的寻找。笔者在研究的过程中引进了一个概念，那就是下面的视与实的概念。
俗话说耳听为虚，眼见为实。然而，在现实中往往却是眼见并不为实。
（1）视在与实在──四维时空。
外在的世界是靠我们的眼睛来观察到的，眼睛是靠物体发出或反射的光到达视网膜而感觉到的，所以我们看到的事物发生应该叫视在。而事物发生的本身叫实在。在人们的习惯意识里，听说不算数，看到才为真，认为视在等于实在，而在真实的世界之中却和人们的想法截然不同。我们能不能看到事物的实在发生呢？是看不见的。因为物体所在的地点和我们观察的位置有一定的距离，光必须经过传播才能使我们看见──视在。这段时间为L/c（1m，光需要走3．3亿分之一秒），一般认为光速这么快，时差这么小，有什么意义吗？殊不知现在科学技术之发达，计量之精确，全球定位系统可以测定大地厘米级的位移，新的概念早已在10多年前GPS开始应用的时候就变成了现实。
图2-2 我们只能看见虚太阳
对于一个运动的物体，我们只能看到它在若干时间以前的位置，在不知不觉之中，时间进入我们观察的空间之中，使得我们观察到的三维空间变成了四维时空。四维时空使我们看不到物体在三维空间中的实物，只能看到四维空间中的虚象。例如我们看到的太阳实际是虚太阳，因为光线由太阳到地球需要8.3min，我们可以计算出真太阳在虚太阳偏西2.075o处，太阳本身的视角才0.532o，真太阳偏西虚太阳将近差3.9个太阳直径那么远(图2-2)。真不要小看这2.075o，它在天文学中可是相当大的量了，它合7470″，而著名的水星进动每百年才528.62″。
如果我们再往远看，我们看到夜空的繁星也都是虚象，这个虚象表现在两个方面：一是在时间上，我们只能看见它在若干亿万年前的景象，我们永远不知道它们现在是什么样；二是在空间上，因为它们是运动的，我们也只能看到亿万年前它在那里。所以在某种意义上说“我们生活在真实的生活里，虚幻的宇宙中”。
结论：视在和实在无法统一起来，这是因为人们只能看到四维时空，而看不到三维空间。我们认为看到的三维空间只能说是四维时空在小尺度情况下的特例，在时间维度上忽略为0值。
（2）视在的同时与实在的同时。
由于我们生活在四维的时空之中，所以在对事物发生时间的判别上依赖于视在。视在依赖于光的传播，空间和时间便存在着固定的联系。因为事物发生的地点和我们有距离，对一个事件的发生我们只能在事后通过视在去感知它，这就产生了时差。一个原来简单的同时概念，就变为视在的同时和实在的同时两个概念。我们看到两个事件同时发生叫视在同时（凡是眼睛看到的都是视在），而两个真正同时发生的事件叫实在同时。然而，由于我们和两个发生的事件之间的距离并不一定相等，所以视在的同时往往不等于实在的同时。
判定两个已经发生的事件的同时性的必要条件，就是它们发出（反射）的光必须通过相同的时间到达我们的眼睛，我们才能作出正确的判定，是同时还是不同时。由于光速是常数，与时间延迟有关的只是距离，所以，同时性的判断必须建立在观察者距离两个事件的距离相等的基础之上。
结论：视在的同时或不同时与实在的同时或不同时没有直接关系，只有距离确定之后同时才有意义。
（3）视运动和真运动
同理，人们是通过眼睛来观察世界的，我们看到太阳绕地球的运动称为视运动，而地球在万有引力的作用下绕太阳运动是真运动。拉普拉斯在200多年前所著的《宇宙体系论》里，就详细地总结了视运动和真运动的关系。视运动和真运动的问题，几百年前就被先人认识和总结，我想对视运动和真运动的认识，现代人应该是不会有疑问的。有一首歌的歌词是这样写的：小小竹排江中游，巍巍青山两岸走。我们和相对论的区别不是在于看没看到相对运动的现象，而是我们认为江中游是真运动，两岸走是视运动。相对论认为：我动你不动，等于我不动你动，江中游和两岸走它们是平权的，可以等效互换的。而在实际的一个系统中，动和静是不可以任意置换的。
假如你站在街道旁观察街道上汽车的运动，既是视运动又是真运动；而你坐在车里看到路旁的房屋在向后运动时，视运动就不是真运动。这是运动发生在日常的环境之中，人们的心智可以自明地知道是房屋在静止，是汽车在移动。相对论对运动的观察出于生活，指给我们看到的是物体之间的相对运动的现象，并没有抓到物体运动的本质，可见相对论对运动的认识还只停留在运动现象的观察层面之上，并没有深入到产生运动原因的深度。尽管相对论不停地告诉我们：“地球和太阳作为两个惯性系是平权的，两个参照系是可以互换的。”但是我相信就是认同相对论的人们在太阳与地球的关系上也未必苟同爱因斯坦的观点，当然有身份的人对相对论只能持有谨慎的怀疑。但是地球绕日还是日绕地球，那是谁是太阳系中心的大是大非的问题。托勒玫分不清视运动有了“地心说”；哥白尼明白了真运动又有了“日心说”。500多年前人们已经说清楚了的事情，到了20世纪又说不清了，真是叫人匪夷所思。
飞机落地，船靠码头的时候，我们可以看到的是飞机或船对着地标在相对运动，而实在的地球的环境中大地是静止的，是飞机要减速落地，刹车才能停止，大地并没有变化（地球质量与飞机和船的质量比视为无穷）。相对论只认识两个物体间的相对运动现象，抛开了万有引力和牛顿第三定律，抛开了地球质量与飞机质量的比值，认为飞机和地球之间的引力可以使飞机和地球移动相同的距离，大地和物体的运动关系是平权的，这是相对论对运动认识的错误所在。如果按着相对论来讲，此问题可以有两个解，第二解为飞机并没有降落，而是大地跃上了蓝天。
结论：视运动观察到的是运动现象，与被观察者运动或不运动无关，而真运动是运动物体在运动系统之中不可替代的真实运动，与观察者的运动或不运动无关。
图2-3
一个参照系内同时性的相对性
在X轴上有A,M,B’,B点，己知AM＝MB＝L1,MB’＝L2。观察者甲站立于M点，观察者乙站立于B’点。假入一个闪电同时击中A，B两点，见图2-3。根据上面的分析，我们非常容易得出结果：
观察者甲的位置，满足条件AM＝MB，甲同时看到A，B两点被闪电击中的。而观察者乙不满足观察者位置与A，B距离相等的条件，AM＋MB’(L1＋L2)＞
MB－MB’(L1－L2)，故乙看到的是B先被闪电击中，而A后被闪电击中。可以看出两个观察者距离事件发生点远近不同必然产生不同的结论，一个参照系内也存在着同时性的相对性，并不是相对论所说的只有两个参照系间才存在同时性的相对性。
结论：同时性的相对性是一种普遍现象，与惯性系无关，与运动无关，只与观察者至两个事件距离有关。
假设在铁路路基上有一列运行的火车，车上M’点有一个观察者。在铁路路基旁M点站着另一个静止的观察者，在铁路沿线还分别有一个A和B点，且AM＝MB。一列行进中的火车，恰巧行进到火车上的M’点对应路基上的M点时，火车上的观察者和地面上的观察者同时观察到雷电击中A,B两点，即列车上的运动着的观察者和地面上静止的观察者同时看到A，B两个事件。两个相对运动的参照系中的观察者为什么能在同一时刻观察到同时发生的两个事件呢？见图2-4。
根据前面所讲的时间延迟概念，我们可以想象在火车在还没有运行到M’和M点对齐的时候，雷击的现象就先发生了。正好列车运行到M’和M点对齐的瞬间A，B事件的信息刚好同时到达，这种情况是可以实现的。我们非常容易地发现在这种情况下，不管火车运动的速度有多快，只要满足一个条件，就能达到在不同参照系中都看到同时发生的两个事件，那就是两个事件的信息到达M点时，正好火车上的M’和路基上的M点对齐。可见同时性的观察只与观察者与A，B两点的距离有关，而与几个参照系以及参照系之间的相互运动无关。这个结论也直接否定了相对论的“只有无穷大速度的信号，才能确定不同参照系间的同时性”的论点。
结论：两个相互运动的参照系间也存在着同时性，条件是两个事件到两个观察者的距离相等，与参照系相互运动快慢无关。
如何在一个参照系中判断另一个参照系中两个事件的同时性呢？我们不妨假设：地面有距离为L的A,B两个信号灯，M为A，B的中点，A,B两个信号灯被一个信号发生器控制着，按着每10秒钟的间隔同步闪亮一次，这时一架飞机从空中沿着A,B的垂直平分线飞过，飞机上的观察者能否始终都能看到A,B两个信号灯在同时（同步）闪光，见图2-5。
图2-5 不同参照系用共视法确定两个事件的同时性
我们看上面三小节中的例子，根据MA＝MB，可以知道飞机上的观察者在飞行中是可以始终看到信号灯在同步闪光，这种观察和测量的方法叫共视法。
根据共视法可以测得遥远的、距离相同的两个参照系里所事件发生的实在同时，也可以根据不同距离的两个参照系中事件发生视在同时而计算出两个事件发生的时间之差。
共视法和计算机辅助时钟的调整，共同成功地应用于GPS系统的地面监测站对星载原子钟的监测和校对。卫星处于 A,B
点共视位置，GPS卫星发射的测量参考信号，被地面的A,B监测站同时接收，地面将接收到的信号和本地时钟进行比对和处理之后，再从A,B监测站同时向卫星回送比对信号进行双向比对。共视法比对中，由于两条路径距离相等，来自两条路径的误差（电离层、对流层延迟等因素）也相等，可以在数据归算中消除。共视法的功劳应归功于设计GPS系统的工程师们，是他们在30多年前就解决了不同参照系间寻找同时的方法，见图2-6。
共视法是GPS在不同参照系间获得同时方法的应用典范，它的成功在于抓住了获得同时的根本条件：观察者距离两个事件的距离相等这一要素。同时性的观察与参照系无关，与运动无关，而与观察者距离两个事件的距离有关。它的重大意义在于用实践证明了可以在不同的参照系里获得高精度的同时，这也是世界上第一个成功地用实验证明相对论错误的案例，是用实验直接否定相对论没有同时性的概念。
视在的同时是相对的同时，相对的同时在特殊情况下等于实在的同时，实在的同时是绝对的同时。现在人们对时间的认识，一种说法是：时间是物质变化的规律；另一种说法是：时间是事件排列的顺序。在遥远的深空之中如果有两个乃至于多个天体，它们与我们的距离相等（三维空间中），用共视法我们可以求得多个实在的同时发生的事件，这些事件如果放在按先后发生的总的序列之中，它们必定重叠在一点不能分开。所以这个同时应该是时间本身的同时，时间本身的同时必定是绝对的同时。正是GPS系统超越了相对论的“同时性的相对性”，它才能在全球的范围内作到精确的时间同步，它才能做到精确的定位。绝对同时的概念的重新提出，无疑是向现代基础物理学、哲学提出新的挑战。
结论：同时性的相对性是不同观察者在不同条件下对视在事件的比对。同时性的意义在于寻求实在的同时即绝对的同时，事实证明了绝对的同时是存在的。
现在应用的美国GPS全球定位系统就是全球范围的标准时钟系统，已经做到了全球时钟的完全统一。无论是地面静止的铯原子钟，还是宇宙空间中卫星携带着的铯原子钟，都能做到高精度的同步，这种同步是以地心时为标准的绝对的同时。爱因斯坦在100年前提出同时性的相对性的时侯，恐怕连做梦也想不到现代人能超越时空，这是现代的航天技术、电子计算机、通信技术等高新技术的完美结合。
加载中，请稍候......
加载中…
(2009-01-08 18:00:59)