论《狭义相对论》的核心错误 ——“同时的相对性”不成立

作者：李勃逸

摘要：“同时的相对性”是“狭义相对论”的核心观念。“狭义相对论”的两条基本原理“狭义相对性原理”与“光速不变原理”都以它为基础。但遗憾的是，爱因斯坦虽然笃定光速C在真空中是一个常数，但他却不知道真实的原因是什么。因此他只能生拼硬凑，在整合了“洛伦兹变换”、“麦克斯韦电磁理论”和“相对性原理”之后给出一个漏洞百出的解答。

关于“光速不变原理”的真实原因我下一步将会撰文讨论，并尝试做一个更准确的解答。而这篇论文的目的只是为了证明，在爱因斯坦提出的思想实验中，“同时的相对性”是否有足够的条件能够成立。

关键词：同时的相对性；狭义相对论；同时性；

第一部分： 爱因斯坦推论“同时的相对性”的基本逻辑错误

“这个观察者M’正在迎着来自B的光线快速行进，同时也先于来自A的光线向前行进。因此这个观察者M’将先看见从B发出的光线，后看见从A发出的光线。于是，以列车为参照物的观察者M’必然得出结论说，雷击B先于雷击A发生。这样我们就得出了以下重要结果：相对于路基是同时的若干事件，相对于火车并不是同时的，反之亦然，这就是同时的相对性。”——（《相对论》第一章“狭义相对论”53页）。

见下图：

以上是“狭义相对论”中非常重要的一段文字，它是爱因斯坦建立 “同时的相对性” 原理和“狭义相对论”的基本逻辑基础。但很遗憾，该逻辑是错误的。我将证明，在该逻辑中，不可能仅依据“运动中的观察者M’先看到B光”这个孤立事件就得出雷击B先于雷击A发生的推论。

我们先看看另一段原文，它是爱因斯坦针对同时性的实验定义，“我们说A、B两处雷击相对于路基而言是同时的，我们的意思是指：从A、B两雷击处发出的光线在路基距离A—B的中点M相遇。”——（《相对论》第一章“狭义相对论”52页）。

根据以上定义，我们可以对该实验作如下理解：

1、M是距离A—B中点，B —M= A—M，

2、A、B两光是否同时抵达中点M（或位移之前仍处于中点的M’点）是判断A、B两光是否同时发出的依据。

根据以上理解可以作出如下推论：

条件一：B —M= A—M且A、B两光同时抵达中点M。

推论一：A、B两光同时发出。

条件二：B —M= A—M且A光先抵达中点M（M先看到A光）。

推论二： A光先发出。

条件三：B —M= A—M且B光先抵达中点M（M先看到B光）。

推论三： B光先发出（雷击B先于雷击A发生）。

请注意，以上的各项内容都以M点是中点作为逻辑基础，再结合各项条件中的相异部分分别推导出各项推论。以条件三和推论三为例，在这个例子中，条件三中的B —M= A—M与B光先抵达M点两部分内容是闭锁且不能分割的，必须同时得到满足才构成了条件三，否则推论三中B光先发出这个结论是不能成立的。

当M’处于中点位置时，即B —M’= A—M’时，以上各项条件和推论对M’等价有效。

当运动中发生位移的M’点不再处于中点位置时，即B —M’≠ A—M’时，以上的各项条件失效，各项推论无效。在不补充条件的情况下，无法据此判断A、B两光的同时性。

在这个思想实验中， 运动中的观察者M’虽然先看到B光，但此时M’已经离开了中点，对其的条件描述应为：“B —M’≠ A—M’且B光先抵达M点（M先看到B光）”，这与条件三不符，不能使推论三“B光先发出（雷击B先于雷击A发生）”成立，也无法据此判断A、B两光的同时性。

因此，根据以上讨论，我们指出爱因斯坦是在错误的逻辑上对 “同时的相对性”原理进行推导的。他所描述的“运动中的观察者M’先看到B光”这个孤立事件不能得出雷击B先于雷击A发生的结论，也不能进一步推论出“这样我们就得出了以下重要结果：相对于路基是同时的若干事件，相对于火车并不是同时的，反之亦然，这就是同时的相对性。”——《相对论》

在本文的第二部分中，我将以运动中的M’来判断同时性，并证明A、B两处雷击相对火车上的观察者M’也是同时发生的。

第二部分：用运动中的M’判断同时性的正确方法

在光速相同的前提下，距离与时间是相互对应的关系。

爱因斯坦定义：“A、B两处同时发出的光必然会在距离A—B的中点M相遇”。这就是说，“同时发出的光通过同等距离的用时相同，并且两者在时间和距离上是同步的。也就是说，假如我们能证明两光通过了同等距离并在同一时间抵达同一点，就能判定两光是同时发出的。也就能判定A、B两处雷击的同时性成立。

而运动中的M’已经发生了位移，我们如何使A、B两光抵达它所通过的距离相等呢？我们在中点M处放置一块面对B光方向的镜子就能办到。请看下图。

如图二所示，A、B两光同时发出，火车上的观察者M’向B点运动。

A光先通过距离A—M到达中点，再通过距离M—M’抵达M’。同时，B光先通过距离B—M到达中点M镜子处，反射后通过距离M—M’抵达M’。于是，两者先在同一时间抵达中点M又在同一时间抵达观察者M’且通过的距离相等。

所以我们根据以上描述，得出如下推论。

条件一：A、B两光通过的距离相等（A —M = B —M）且同时抵达中点M。

推论一：相对于铁轨而言，A、B两光是同时发出的（A、B两处雷击同时发生）。

条件二：A、B两光通过的距离相等{(A —M)+(M —M’)= (B —M)+(M —M’)} 且同时抵达观察者M’。

推论二：相对于火车上的观察者M’而言，A、B两光是同时发出的（A、B两处雷击同时发生）。

因此我们可以判定，在这个思想实验中，相对于铁轨同时发生的事件，相对于火车也是同时发生的，也就是说同时性成立，而“相对的同时性”不成立。

“同时的相对性”是“狭义相对论”的核心观念。爱因斯坦以它为基础仅凭个人的想象力建起了一座倒金字塔式的宏伟物理大厦，但它的根基却是不牢靠的。这足以使我们警惕，也引发了我们的思考：在观测自然物理现象以及总结自然物理规律的过程之中，是否应该特别小心它们是否受到人为主观意识的侵扰。因为在我们探索自然和宇宙的过程之中，哪怕我们想到的是一个错误的答案，我们的意识也有足够的能力在浩瀚宇宙之中寻得“合适的”依据作为支撑，但我们并不知道我们的意识已经扭曲了真相。

所以，如果我们对真相有赤诚的渴望，我们一定要认真的对待心中的每一个问号，并为它寻找答案。

作者：李勃逸

2019年10月6日