爱因斯坦的推理错误 (2)

现在让我们看看爱因斯坦自己在《相对论:狭义和广义理论》中的解释。

在第一部分,第07节, “光的传播规律与相对性原则的明显不匹配”,爱因斯坦指出光的传播性质与相对性原则有抵触。

假如在路堤上顺着列车运行的方向发出一束光。对于一个在路堤上的观察者来说,光的速度是c。对于一个在火车上的观察者来说,光的速度是c-v。但是按照相对性原则,不管是用路堤还是火车作参照系,光的速度都应该是一样的。这样,一个不匹配问题就出现了。

爱因斯坦在这里的推理是错的。

正像本文的第5节所指出的那样,相对性原则就意味着所有物体都遵守相对运动规则。在火车上观测到的光速c-v正是相对性原则的直接结果。如果在两个参照系中观测到的光速都一样,那才违背了相对性原则。

为了更清楚地说明这一点,让我们来看一个苹果坠落的例子。

在火车经过的果园里,有个苹果从一棵树上掉了下来。对于一个站在树边的人来,苹果是垂直地掉下来的。对于火车上的人来说,苹果是沿着抛物线轨迹坠落的。这两个观察结果都是客观现实,但却并不相同,这是不是说相对性原则错了呢?

当然不是。这两个观测结果都和物理定律有联系,但观测结果本身并不是物理定律。一个物理定律的核心是对因果关系的定量化。在这个例子里,苹果在坠落的过程中只受到重力的影响。如果我们根据每个参照系中的观测结果把苹果的加速度计算出来的话,我们会发现它们都是9.8m/s2,这正是重力加速度。在两个参照系都能得出同样的加速度,就是相对性原则在这个例子里的具体表现。