时间：2022-08-26 05:15:32
《中学物理》2012年第10期上刊登了“关于同时的相对性辨析”（以下简称“辨析”）一文.文章借助课本上一道习题，对“同时的相对性”这一重要概念进行了辨析.并提出了所谓“时序”的概念，认为必须用“时序”来判断事件发生的先后顺序.
下面我们先通过课本上这道习题来说明“辨析”一文作者的观点.
课本上的习题是这样的：地面上的人认为A、B两个事件同时发生，对于坐在飞船中沿两个事件发生地点A、B连线飞行的人来说（如图1所示），哪个事件先发生？
“辨析”一文作者认为，对船中的观察者来说，A、B两个事件究竟哪个先发生与飞船的速度有关.因为相对船中的观察者，A、B两个事件哪个先发生是由相对论效应和由于观察者相对于两个事件发生地位置的不对称造成的时间差这两个因素共同产生的所谓“时序”决定的.“辨析”一文经过进一步推导还得到：若c>v船>22c，观察者将先看到B事件发生；若v船
笔者认为，“辨析”一文的上述观点是有问题的.问题出在对两个事件是否“同时发生”的判据上！“辨析”一文中多次用了观察者“看到”这一说法，即“辨析”一文作者认为，观察者先看到哪个事件，那个事件就先发生.这显然是对相对论中所描述的“同时”的曲解.我们知道，“同时的相对性”是由“洛伦兹变换”得到的最直接、最重要的一个推论，它是继续深入学习相对论知识的基础.因此，我们有必要对“同时的相对性”的本质意义进行深入辨析.为此，笔者想通过本文与“辨析”一文作者作一探讨，如有不当，恳请同行批评指正.
我们还是借助于这道习题进行分析.
首先我们应弄清题目中“对于坐在飞船中沿两个事件发生地点A、B连线飞行的人来说哪个事件先发生”的判断依据究竟是什么？按“辨析”一文作者的观点，飞船中的观察者先看到哪个事件，那个事件就先发生.这实质是忽略了信号从事件发生地传播到观察者所在地所需的时间.众所周知，狭义相对论的基本原理之一就是真空中的光速在不同的惯性参考系中相同且有限.正因为光速有限，因此对存在高速相对运动的参考系之间的“观察”与“测量”应格外谨慎，因为在这种情况下“眼见不一定为实”.而在“辨析”一文作者的观念中却存在有无限大的信息传播速度，这显然违背了相对论的基本原理.
再回到上述问题，我们该如何确定“对于坐在飞船中沿两个事件发生地点A、B连线飞行的人来说哪个事件先发生”呢？为此，我们设想在A、B连线的中点处某时刻发出了一个闪光（如图2所示），并设闪光到达A地为A事件，闪光到达B地为B事件，则对于地面上的观察者来说，由于分别传向A、B两地的闪光速度相等，A、B事件必定同时发生.那么，对船中的观察者而言，闪光将先到达哪处呢？由上面的分析可知，飞船中的观察者判断闪光先到达哪处不能凭肉眼看，而应进行推理分析.飞船中的观察者应有如下推理：A、B两地均以相同的速度v向着飞船运动，由于分别传向A、B两地的闪光速度有限且相等，因此当闪光到达B地时，B已迎着闪光前进了一段距离，而此时传向A地的闪光显然尚未到达A地（如图3所示）.因此，飞船中的观察者必将观察到闪光先到达B地这一事实，即本题对于坐在飞船中沿两个事件发生地点A、B连线飞行的人来说，B事件先发生.而且这一事实的成立与飞船速度大小无关！
上面我们通过构建“闪光”模型，运用“光速不变原理”对这道习题进行了定性分析，并且得出了明确结论.若要严格及定量地求解，则需应用“洛伦兹变换”.通过“洛伦兹变换”，只要知道在地面参考系中A、B两点间的距离x2-x1及火箭速度v，就可由公式具体求出相对于火箭参考系，事件B比事件A先发生的时间.这一分析求解过程“辨析”一文中有正确的表述，在此不再赘述.（附带指出，按“辨析”一文假设的数据，Δt′应约等于4.08×10-3 s，原文提供的0.5 s有误）
根据笔者多年的教学经验，在狭义相对论的教学中，让学生自觉地放弃在宏观低速环境下形成的“观察”和“测量”的方法与经验是必须突破的一个难点.要让学生明白，在宏观低速环境下常用的观察和测量方法及形成的一些体验、经验不能随意外推到高速环境.如本题中，先看到的事件不一定先发生.而要突破这一难点，关键在于让学生切实理解并掌握在不同的惯性参考系中真空中的光速不变且有限这一基本原理.
最后还需要指出一点，“辨析”一文在利用车厢模型证明“同时的相对性”时犯了逻辑错误.文中在计算相对于火箭参考系光从运动车厢的中点传向车厢壁时，用了相对论长度l′=l01-（vc）2.这是典型的循环论证.众所周知，相对论长度l=l01-（vc）2本身就是根据同时的相对性推出的结论.利用自身条件推出的结果来证明自身的正确，在逻辑上是站不住脚的。