文章图片

“如果 牛顿在这里 ， 他肯定要说来自车头的光速要 大一些（要加上火车的速度） ， 来自车尾的光速要 小一些（减去火车的速度） 。 所以 ， 来自车头的光比来自车尾的光的运动时间要 短一些 ， 而它们又是 同时发出的（火车系也觉得事件是同时发生的 ， 即 同时的绝对性） 。 所以先看到车头 ， 后看到车尾的光很正常 ， 我用 牛顿力学都解释几百年了 。 ”
“慢着 ， 牛顿说什么？来自车头的 光速要 大一些 ， 等于光速加上火车的速度？不对啊 ， 我从 麦克斯韦方程组满足 相对性原理出发 ， 立马就得到了 光在所有的惯性系里的速度都一样 ， 都是c ， 怎么可能出现比光速大一些的情况？”
“那牛顿的解释就不靠谱了 。 如果我认为光的速度在 地面和 火车都是c的话 ， 火车系觉得两束光走了 相同的距离 ， 光速也 相同 ， 那么它们在火车上传播的 时间就必须也 相同 。 “
“但是不对啊 ， 如果它们的 传播时间一样 ，火车上为什么会先看到来自车头的光 ， 后看到来自车尾的光呢？ 传播时间一样 ， 中点看到光的时间却不一样 ， 唯一的解释就是它们并不是同时发出的 。 但是 地面系明明觉得它们是 同时发生的啊 ， 这里怎么又 不同时了呢？”
”对了 ， 我现在在 火车上 ， 凭什么地面系觉得同时 ， 火车系就必须也觉得同时呢？仔细一想 ， 好像确实没有理由要求它们非如此不可 。 难道这才是问题的关键？难道只要接受了 同时的相对性 ， 上面的矛盾就消失了？”
“对 ， 这正是问题的关键： 地面系觉得同时发生的两个事件 ， 火车系就是觉得它们不是同时发生的 ， 闪电击中车头的事件先发生！”
“如果这样的话 ， 我就从电磁理论满足 相对性原理逼出了 光速不变 ， 光速不变又要求不同参考系对 同时性有不同的判断 。 每个参考系都有自己的时间（地方时） ， 它们按照 对应态定理那样联系 ， 这样就又满足相对性原理了 。 ”
“从 相对性原理逼出 光速不变 ， 经过 同时的相对性又回到了相对性原理 。 OMG ， 这意味着什么？这不就意味着相对性原理、光速不变协调了么？”
“只要我们假定 地方时才是真的时间 ，对应态定理出现的两个不一样的时间 ， 在光速不变的情况下竟然真的不一样。 于是 ， 不同参考系里的时间就是不一样的（一阶 相对性原理时间项表达式） ，同时性也是相对的（上面 光速不变的推论） 。 ”
“这不就刚好 同时满足 相对性原理和 光速不变了么？也就是说 ， 只要我认为每个参考系都有自己的时间 ， 同时性是相对的 ， 那我进可以满足相对性原理 ， 退可以跟光速不变相容 。 这样一切矛盾就都烟消云散了！！！”

文章图片

爱因斯坦抑制不住内心的狂喜 ， 他知道只要协调了 相对性原理和 光速不变 ， 就能解决 牛顿力学和 麦克斯韦电磁理论之间的矛盾 。
只不过 ， 他没想到问题的关键竟然在 地方时 ， 在 同时的相对性上 。 对人们根深蒂固的 时间观念动了如此大的手术 ， 一场大地震看来是不可避免了 。
再回过头想想 ， 问题的关键还是在牛顿的 绝对时间上 。
只要脑海里还有意无意地保留绝对时间的想法 ， 那么任何试图协调 相对性原理和 光速不变的尝试都注定会失败 。 而要让自己接受 每一个参考系都有它自己独立的时间 ， 这太疯狂 ， 也太难了 。
如今 相对性原理和 光速不变已经不矛盾了 ， 顺着这个思路 ， 爱因斯坦很快就把理论的各个部分串起来了 。