张元仲

• 1:中国科学院理论物理研究所

摘要(Abstract)：

本文为了阐明个别大学物理教材中对光速不变假设的错误评论而详细说明了光速不变原理的两个用途:首要用途是用来定义惯性系中的时间坐标(即定义同时性);第二个用途是用来推导洛伦兹变换。随后,在分析了钟慢效应、尺缩效应、同时性的相对性之后解释了尺缩佯谬,并特别指出了某大学物理教材中对一道习题提供的答案是错误的并用两种解法给出了正确答案。

关键词(KeyWords)： 光速不变原理;相对性原理;洛伦兹变换;时钟变慢;尺子缩短;同时性的相对性

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 中国科学院战略性先导科技专项(B类)资助,任务编号XDB23030100和XDB21010100;; 国家自然科学基金No 91436107

作者(Author): 张元仲

参考文献(References)：

• [1]爱因斯坦,广义相对论基础[J],德国《物理学记事》第四系列,1916,49:769-822(中译文见上海人民出版社1973年出版的《爱因斯坦论著选编》第36页)
• [2]爱因斯坦,论动体的电动力学[J],德国《物理学记事》第四系列,1905,17:891-921(中译文见上海人民出版社1973年出版的《爱因斯坦论著选编》第1-22页)
• [3]张元仲.爱因斯坦建立狭义相对论的关键一步---同时性定义[J].物理与工程,2015,25(3):3-8.Zhang Yuanzhong.A key step in the development of the special relativity by Einstein-Definition of simultaneity[J].Physics and Engineering,2015,25(3):3-8.(in Chinese)
• [4]芶秉聪,胡海云.大学物理下册[M].2版.北京:国防工业出版社,2015年1月:144,242.
• [5]张三慧.大学物理学-力学、热学[M].3版.第257页,北京:清华大学出版社,2008.
• [6]Mermin N D.Relativity without light[J].Am J Phys,1984,52(2):119-124.
• [7]芶秉聪,胡海云.大学物理-学习指导与习题解答[M].2版.北京:国防工业出版社,2013:179.
• (1)要想使用一只移动的标准时钟去对准各地的时钟就要先知道移动的速度对于标准时钟速率的影响,但是没有办法确切知道这种影响。
• (1)那些“without light”的作者们要么没有阅读过爱因斯坦狭义相对论原著中的这一小节,要么就没看懂爱因斯坦为什么把“同时性的定义”放在文章的首位。
• (1)文献[5]第257页的脚注中说:“如果把光速当成一个‘物理规律’,则光速不变原理就成了相对性原理的一个推论,无需作为一条独立的假设提出。”但是这种说法是完全错误的;上面已经反复强调没有光速不变的假设就不能“对钟”也就没有速度的定义和惯性系时间坐标的定义。而且,就是按照相对性原理,式(9)和式(10)中的c应当写成c′,要使c′=c只能假定而不可能是相对性原理的推论。况且,在同一个惯性系中相对性原理根本就无法推论出光速与方向无关。需要强调:式(8)和式(10)只是光的运动学而不涉及光的动力学(‘物理规律’)。