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爱因斯坦狭义相对论(九)[钟的校对]

(2015-10-13 13:54:22)
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365

分类: 物理

       上面说到的“同时”问题,如何做到同时,或如何认定两件事件是同时的呢?

若两件同时事件在同一地点,那就等同于一件事件,无需去讨论。所以,要认定是否同时,一定指的是异地的两件事件。例如,百米跑赛,终点记时员按表,必须与起点发令员开枪是同时的。记时员不能听到枪声再按表,而是看枪冒烟按表。因为人们认为光不需要传播时间,认为冒烟与按表是同时事件。即便是考虑光速问题,但光速很大,传播时间很短,可忽略这个时间。然而在高速问题中,假如运动员奔跑的速度与光速接近,那么看到冒烟再按表的做法就有问题了,按表比开枪晚了的时间不可忽略。再如,在我国都是用北京时间,我们按广播、电视来校准钟,广播、电视信号需要传播时间,即使我们都对准了,北京的12点28分16秒与牡丹江的12点28分16秒也不同时。所以,我们必须严格定义什么才是“同时”。

      下面看两个不同参考系的问题,还是看列车与地面的问题。车上人认为车头车尾接收到光信号是发生的两个同时事件,地面上人认为是分先后的。车上人说地面上人胡说,地面上人更坚持己见。车上人会说我车头和车尾分别放了两个钟,两个钟事先是校准的,我进行了严格的测量。而地面上人更会说,我不仅放两个钟,我可以沿路连续的各个位置都放了钟。车上人说,你那些钟事先都没校准,地面上人坚持说我的钟绝对事先校准了。围绕钟是否校准的问题,分歧还很大!

       看来,认定“同时”的问题,也就等同于校准钟的问题,校准钟的问题,也就是两异地的“同时”的认定问题。两地的钟是否校准,必须是同一个参考系上异地的两个钟,不同参考系的两个钟不存在校准与否的概念,因为不同参考系的时间流逝都不同,何谈两个钟是否校准,即便此一时校准了,而彼一时也又错开了。同一参考系上两个钟校准了,也是相对的,只相对本参考系而言是校准了,别的参考系是不认可的,在钟是否校准的问题上,两个不同参考系是永远不能达成一致意见的。

       那么在同一参考系上,放在A、B两个不同地点的钟如何校准呢?像电影里那样,在司令部开会(同一地点),大家都把钟(手表)校准,然后再分开各自回到各自的战斗岗位上(不同地点),就说已经把钟都校准了,在相对论问题中这是不行的。因为各自分开的时候,要运动,运动的速度过大,甚至还有加速和减速,距离又过远,当初“校准”的条件在分离的过程中早被破坏。所谓一个参考系上的钟,必须是与参考系固连在一起。如果钟相对参考系运动,只要一动,它就立刻不属于这个参考系,它的走时立刻与本参考系相固连的钟的走时出现差别。后面还要讲到动钟变慢的问题。

        正确的做法是:A、B两处的钟都不要动(固连在同一参考系上),找到A、B连线的中点,在此点发一光亮,A、B在接到光信号瞬间校准各自的钟。这才叫“同时”,这才叫“校准”。这个校准,这个同时,也只相对本参考系而言,别的参考系不认可。

       看来,校准钟问题与同时问题二者是本质相同的一件事,这都与光的传播问题紧密相连,即与光速不变的性质紧密相连。在同一参考系上两异地的事件的同时,是针对本参考系而言的,用光传播来度量出来的。或者反过来说,站在两地的中点,接受两地发来的光信号,若同时收到光信号,说明两地发光的事件是同时事件。对站在中间的这个人,有两点要求,第一,这个人不能动,他必须也是与参考系固连的。第二,他必须站在两地的中点。这样,他的判断才是公正的。显然,他只属于本参考系,他认可的所谓的同时,别的参考系上的人是不认可的。

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