相对论时间观念中存在的一个问题

志勰


在论坛中我和Event Horizon讨论相对论时间观念的时候,他提出了这样一个说法:在两个惯性参照系中,两个惯性参照系的地位是相等的。我想这也是相对性原理的一种表述吧。

在相对论中对时间的观念提出这样的看法;就是在两个惯性参照系中,一个惯性参照系中的时间和另一个惯性参照系中的时间会存在不同,在时间的计量上(我们采用静止参照系作为观察的依据),任意一段时间中,运动参照系中相对于静止参照系中的时钟的走时会变慢,并且钟表的实际读数会存在不同。传统认为这样的结论是经过实验进行检验的。环球航行的铯原子钟就是其中的一个例子。

如果我们采用任一段时间作为对两个参照系比较的方法,那么,我们发现,两个惯性参照系中的时间现象不符合相对性原理。如果依据这个现象,我们可以检验出两个惯性系的相对速度。甚至任意两个物体,不论它们从哪里飞来的,只要我们可以确定出它们创生的时间,根据它们含有的放射性元素数量,根据放射性元素数量半衰期就可以判断出它们所在的惯性参照系。这样我们就可以区别出两个物体的运动状态。这样的结果只能说明一种情况,相对性原理所赋予的两个惯性参照系的地位是等同的不能成立。换句话说,相对性原理不能成立。

关于这个问题的另一个证明方法是建立第三参照系。

对于相对论的讨论,我们大都建立在两个惯性参照系的角度上。在这里我引入第三惯性参照系。具体方法是:

在我们所在的惯性参照系中,以相同的速度分别沿相反方向出发两个宇宙飞船。这样就存在三个惯性参照系,每一个参照系中都带有一个时钟,并且三个时钟在一个惯性参照系中都一摸一样的。以我们自己的惯性参照系去观测两个宇宙飞船中的时钟。如果两个飞船中的时钟的走时针对于我们存在不同,在时钟的计量上,两个宇宙飞船相对于我们来说是两个正反方向不同的惯性系,它们的时钟在数值上的计量在我们这个参照系中看来应该是相同的,比如在一段时间中两个飞船的的时钟都是比我们的时钟的计量读数慢了三秒。如果我们的时钟走了一个小时,那么两个飞船中的时钟所计量的结果应该是差三秒不到一小时。但是,我们换成以两个飞船作为任一计量参照系。我们将发现,三个参照系中的时钟的计量读数应该各不相同。但是,三个钟表所计量的读数应该是唯一确定。不可能有两种结果。

这样,根据相对论,就存在三种不同的时间计量结果。我们不论采用任何理论的计量方法。三个钟表的读数是唯一的确定的。不可能存在几种不同的计量结果。这只能证明,相对论的相对性原理不能成立。

通过如上的分析,您可看到:要么放弃相对性原理;要么放弃时间观念。两者不可兼得。

如上这个理想试验,关键是两个问题:

1、三个惯性参照系中钟表的读数是唯一确定的。

2、依据相对论,两个不同的惯性参照系中物质运动的周期存在不同。

第一点是根据“发生的事件是唯一的确定”,与参照系无关。第二点是传统相对论的看法。

如果要摆脱如上的困难,那么,只有一种可能。就是在不同的参照系中引入时间的单位。将物质运动的周期在不同的惯性参照系中进行同步处理。相对论的时间关系仅看作数值上处理的方法,没有实际观测的差异。当然,也可以赋予时间膨胀的实际内涵,只不过是相对论中的时间观念和牛顿力学中的时间观念是等效的。(关于此的内容,您可以参见时间的测量)这样可以保留相对性原理的合理描述。

                                                                  2000.8.9