作者：李勃逸
摘要：“同時的相對性”是“狹義相對論”的核心觀念?！蔼M義相對論”的兩條基本原理“狹義相對性原理”與“光速不變原理”都以它為基礎。但遺憾的是，愛因斯坦雖然篤定光速C在真空中是一個常數(shù)，但他卻不知道真實的原因是什么。因此他只能生拼硬湊，在整合了“洛倫茲變換”、“麥克斯韋電磁理論”和“相對性原理”之后給出一個漏洞百出的解答。
關于“光速不變原理”的真實原因我下一步將會撰文討論，并嘗試做一個更準確的解答。而這篇論文的目的只是為了證明，在愛因斯坦提出的思想實驗中，“同時的相對性”是否有足夠的條件能夠成立。
關鍵詞：同時的相對性；狹義相對論；同時性；
第一部分： 愛因斯坦推論“同時的相對性”的基本邏輯錯誤
“這個觀察者M’正在迎著來自B的光線快速行進，同時也先于來自A的光線向前行進。因此這個觀察者M’將先看見從B發(fā)出的光線，后看見從A發(fā)出的光線。于是，以列車為參照物的觀察者M’必然得出結論說，雷擊B先于雷擊A發(fā)生。這樣我們就得出了以下重要結果：相對于路基是同時的若干事件，相對于火車并不是同時的，反之亦然，這就是同時的相對性?！薄ā断鄬φ摗返谝徽隆蔼M義相對論”53頁）。
見下圖：
以上是“狹義相對論”中非常重要的一段文字，它是愛因斯坦建立 “同時的相對性” 原理和“狹義相對論”的基本邏輯基礎。但很遺憾，該邏輯是錯誤的。我將證明，在該邏輯中，不可能僅依據(jù)“運動中的觀察者M’先看到B光”這個孤立事件就得出雷擊B先于雷擊A發(fā)生的推論。
我們先看看另一段原文，它是愛因斯坦針對同時性的實驗定義，“我們說A、B兩處雷擊相對于路基而言是同時的，我們的意思是指：從A、B兩雷擊處發(fā)出的光線在路基距離A—B的中點M相遇?！薄ā断鄬φ摗返谝徽隆蔼M義相對論”52頁）。
根據(jù)以上定義，我們可以對該實驗作如下理解：
1、M是距離A—B中點，B —M= A—M，
2、A、B兩光是否同時抵達中點M（或位移之前仍處于中點的M’點）是判斷A、B兩光是否同時發(fā)出的依據(jù)。
根據(jù)以上理解可以作出如下推論：
條件一：B —M= A—M且A、B兩光同時抵達中點M。
推論一：A、B兩光同時發(fā)出。
條件二：B —M= A—M且A光先抵達中點M（M先看到A光）。
推論二： A光先發(fā)出。
條件三：B —M= A—M且B光先抵達中點M（M先看到B光）。
推論三： B光先發(fā)出（雷擊B先于雷擊A發(fā)生）。
請注意，以上的各項內容都以M點是中點作為邏輯基礎，再結合各項條件中的相異部分分別推導出各項推論。以條件三和推論三為例，在這個例子中，條件三中的B —M= A—M與B光先抵達M點兩部分內容是閉鎖且不能分割的，必須同時得到滿足才構成了條件三，否則推論三中B光先發(fā)出這個結論是不能成立的。
當M’處于中點位置時，即B —M’= A—M’時，以上各項條件和推論對M’等價有效。
當運動中發(fā)生位移的M’點不再處于中點位置時，即B —M’≠ A—M’時，以上的各項條件失效，各項推論無效。在不補充條件的情況下，無法據(jù)此判斷A、B兩光的同時性。
在這個思想實驗中， 運動中的觀察者M’雖然先看到B光，但此時M’已經(jīng)離開了中點，對其的條件描述應為：“B —M’≠ A—M’且B光先抵達M點（M先看到B光）”，這與條件三不符，不能使推論三“B光先發(fā)出（雷擊B先于雷擊A發(fā)生）”成立，也無法據(jù)此判斷A、B兩光的同時性。
因此，根據(jù)以上討論，我們指出愛因斯坦是在錯誤的邏輯上對 “同時的相對性”原理進行推導的。他所描述的“運動中的觀察者M’先看到B光”這個孤立事件不能得出雷擊B先于雷擊A發(fā)生的結論，也不能進一步推論出“這樣我們就得出了以下重要結果：相對于路基是同時的若干事件，相對于火車并不是同時的，反之亦然，這就是同時的相對性。”——《相對論》
在本文的第二部分中，我將以運動中的M’來判斷同時性，并證明A、B兩處雷擊相對火車上的觀察者M’也是同時發(fā)生的。
第二部分：用運動中的M’判斷同時性的正確方法
在光速相同的前提下，距離與時間是相互對應的關系。
愛因斯坦定義：“A、B兩處同時發(fā)出的光必然會在距離A—B的中點M相遇”。這就是說，“同時發(fā)出的光通過同等距離的用時相同，并且兩者在時間和距離上是同步的。也就是說，假如我們能證明兩光通過了同等距離并在同一時間抵達同一點，就能判定兩光是同時發(fā)出的。也就能判定A、B兩處雷擊的同時性成立。
而運動中的M’已經(jīng)發(fā)生了位移，我們如何使A、B兩光抵達它所通過的距離相等呢？我們在中點M處放置一塊面對B光方向的鏡子就能辦到。請看下圖。
如圖二所示，A、B兩光同時發(fā)出，火車上的觀察者M’向B點運動。
A光先通過距離A—M到達中點，再通過距離M—M’抵達M’。同時，B光先通過距離B—M到達中點M鏡子處，反射后通過距離M—M’抵達M’。于是，兩者先在同一時間抵達中點M又在同一時間抵達觀察者M’且通過的距離相等。
所以我們根據(jù)以上描述，得出如下推論。
條件一：A、B兩光通過的距離相等（A —M = B —M）且同時抵達中點M。
推論一：相對于鐵軌而言，A、B兩光是同時發(fā)出的（A、B兩處雷擊同時發(fā)生）。
條件二：A、B兩光通過的距離相等{(A —M)+(M —M’)= (B —M)+(M —M’)} 且同時抵達觀察者M’。
推論二：相對于火車上的觀察者M’而言，A、B兩光是同時發(fā)出的（A、B兩處雷擊同時發(fā)生）。
因此我們可以判定，在這個思想實驗中，相對于鐵軌同時發(fā)生的事件，相對于火車也是同時發(fā)生的，也就是說同時性成立，而“相對的同時性”不成立。
“同時的相對性”是“狹義相對論”的核心觀念。愛因斯坦以它為基礎僅憑個人的想象力建起了一座倒金字塔式的宏偉物理大廈，但它的根基卻是不牢靠的。這足以使我們警惕，也引發(fā)了我們的思考：在觀測自然物理現(xiàn)象以及總結自然物理規(guī)律的過程之中，是否應該特別小心它們是否受到人為主觀意識的侵擾。因為在我們探索自然和宇宙的過程之中，哪怕我們想到的是一個錯誤的答案，我們的意識也有足夠的能力在浩瀚宇宙之中尋得“合適的”依據(jù)作為支撐，但我們并不知道我們的意識已經(jīng)扭曲了真相。
所以，如果我們對真相有赤誠的渴望，我們一定要認真的對待心中的每一個問號，并為它尋找答案。
作者：李勃逸
2019年10月6日
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