相对论的时间悖缪——思想试验

志勰


    首先我要说明一下,这个相对论时间悖缪是建立在爱因斯坦的相对论的基础上成立的。不能将这个思想试验应用于普遍的相对论理论,当然,这是针对未来的相对论。现行的相对论的主要时间观念可以说这个思想试验是适用的。

    在两个惯性参照系中分别存在两个时钟,它们是采用物质的某种运动的周期进行计时的。我们假设这个时钟在相同的参照系中的走时是完全相同的,并且一莫一样,没有区别。并将它们分别称为A钟和B钟。

    如果我们将一个钟放到一个参照系钟,我们称之为A钟,另一个钟则放到宇宙飞船钟去航行,我们称之为B钟,根据相对论的公式,假设B钟参照系的时间要比A钟的时间膨胀一倍。我们根据相对论的公式首先肯定,A钟参照系中任一段时间在B中所在的参照系中都要膨胀成两倍A钟的那段时间。那么,根据物质运动变化与时间的关系,那么钟表运行周期的时间也要膨胀成两倍的时间,B钟运行一个周期的时间也要比A钟长一倍。如果B钟要飞回A钟参照系,并且我们确认B钟经历的时间是A钟的两倍。那么,这样我们就得到两个钟是同步的结论。

    如果两个钟是同步的,我们将不能根据两个钟的走时判断两个参照系中的时间会存在变化,这和两个钟在同一个参照系中是等效的,那么,我们将不能得到运动参照系中的时间的膨胀效应。换句话说,我们不能采用测量的方法得到两个参照系中的时间存在不同。

    我们知道,钟表的运动变化和物质的运动变化没有区别,这样,两个参照系中的时间所引起的物质的运动变化在两个参照系中也是相同的。两个参照系完全是等效的。

    在论坛中讨论时,Event Horizon先生曾形象的概括我说的这种现象是“单位时间的变化抵消相对论的时间膨胀效应”。如果只讲求结果上来看这个问题,的确是这样。当然,在探讨过程中Event Horizon先生一直不赞成这种看法,并让我拿出单位时间的定义,以及测量的方法。当时我并没有拿出单位时间的定义,现在看来,单位时间的定义应该是钟表运动一个周期所走的时间,通常所说的秒。

    关于单位时间的定义在我的考虑过程中一直是时间和物质运动变化的逻辑关系,由于在逻辑上和空间相互作用交和在一起,我当时很难找到单位时间的定义。至于理想试验,由于这个现象是不能测量的,因为两个参照系的时间观念具有等效性。所以我也不能找出更为合适的对这个相对论时间悖缪描述的思想试验。现在这个也只能叫做推倒,只是不是采用逻辑的方法推倒的。

    关于本假想试验所适用的范围不能成立的地方,您可参见对相对论时间观念悖缪的几个问题的纠正说明

 

zhixie    2000.8.4