所谓“佯谬”,顾名思义就是看起来像错的,其实没错。这里重点要讲的是“火车隧道佯谬”,但为了便于理解,我们先从爱因斯坦的火车思想实验说起。
一,火车思想实验
关于狭义相对论的佯谬,理解难点基本都在“同时性”上,爱因斯坦设计的火车思想实验就是为了解释“同时性的相对性”。你站在铁路旁见到一列沿直线匀速行驶的火车,火车上的我在火车中点处。当火车的中点(我的位置)经过你所在位置时,你看到两道闪电同时击中火车首尾两端,那么在我看来两道闪电是同时击中火车头尾吗?答案是否定的。这是因为光线分别从车头和车尾传到我眼中的距离不一样。我随火车向前移动,所以从车头来的光路程短一些,先被我看到,反之车尾来的光要多追一段距离,所以我稍后才能看到击中车尾的闪电。这个实验证明了在不同惯性系中同时性不相同,这就是所谓“同时性的相对性”。
二,火车上的决斗
这是从火车思想实验衍生出的一个比较有代表性的佯谬,我做了一些改编。有两位牛仔在一列匀速行驶的火车上决斗,牛仔张三面向车头,牛仔李四在张三对面面向车尾。公证人把一盏灯放在两牛仔中间到两位牛仔距离相等的位置,这样开灯后两位牛仔会同时看到灯光,然后拔枪射击对方。根据相对性原理,在所有惯性系中物理定律具有相同的表达形式,所以谁在车头一侧谁在车尾一侧都不会影响决斗的公平性。在公证人的监督下决斗结束,两牛仔受伤倒地,公证人宣布决斗是公平的,双反均未违反规则。但随后公证人被李四的亲属告上法庭,认为他偏向张三。当时火车正好经过一个站台,李四的亲属在站台上看到了决斗过程。李四的亲属对法官说,他看到灯光先射到张三身上,然后才射到李四身上,所以决斗是不公平的。法官询问了当时在站台上的其他证人,也都同意李四亲属的说法。请问,如果你是法官,你该怎样判决,是站台上的人作了伪证还是决斗不公平?好在你懂得狭义相对论的基本知识,做出了如下判决:决斗是公平的,站台上的人也并未作伪证。
原因是这样的,火车上的人和站台上的人处于不同的参考系,双方不具有相同的同时性。当灯光被点亮后,光照向两位牛仔。在站台上
一,火车思想实验
关于狭义相对论的佯谬,理解难点基本都在“同时性”上,爱因斯坦设计的火车思想实验就是为了解释“同时性的相对性”。你站在铁路旁见到一列沿直线匀速行驶的火车,火车上的我在火车中点处。当火车的中点(我的位置)经过你所在位置时,你看到两道闪电同时击中火车首尾两端,那么在我看来两道闪电是同时击中火车头尾吗?答案是否定的。这是因为光线分别从车头和车尾传到我眼中的距离不一样。我随火车向前移动,所以从车头来的光路程短一些,先被我看到,反之车尾来的光要多追一段距离,所以我稍后才能看到击中车尾的闪电。这个实验证明了在不同惯性系中同时性不相同,这就是所谓“同时性的相对性”。
二,火车上的决斗
这是从火车思想实验衍生出的一个比较有代表性的佯谬,我做了一些改编。有两位牛仔在一列匀速行驶的火车上决斗,牛仔张三面向车头,牛仔李四在张三对面面向车尾。公证人把一盏灯放在两牛仔中间到两位牛仔距离相等的位置,这样开灯后两位牛仔会同时看到灯光,然后拔枪射击对方。根据相对性原理,在所有惯性系中物理定律具有相同的表达形式,所以谁在车头一侧谁在车尾一侧都不会影响决斗的公平性。在公证人的监督下决斗结束,两牛仔受伤倒地,公证人宣布决斗是公平的,双反均未违反规则。但随后公证人被李四的亲属告上法庭,认为他偏向张三。当时火车正好经过一个站台,李四的亲属在站台上看到了决斗过程。李四的亲属对法官说,他看到灯光先射到张三身上,然后才射到李四身上,所以决斗是不公平的。法官询问了当时在站台上的其他证人,也都同意李四亲属的说法。请问,如果你是法官,你该怎样判决,是站台上的人作了伪证还是决斗不公平?好在你懂得狭义相对论的基本知识,做出了如下判决:决斗是公平的,站台上的人也并未作伪证。
原因是这样的,火车上的人和站台上的人处于不同的参考系,双方不具有相同的同时性。当灯光被点亮后,光照向两位牛仔。在站台上
