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2022-09-02 阅读量：1470 留美汇
在A-level考试培训中，物理是受到很多学生青睐的一门课程，那么在备考A-level物理考试的时候，同学们要记住很多相关的知识点，今天留美汇国际教育老师为大家介绍A-level物理考试培训中时间相对性的知识点。
关于时间的相对性
1、物理性质(光速各向同性)是可以被“约定”的吗?
对相对论最大的争议是关于光速不变原理，该原理具体包含三方面内容：⑴ 光速与光源的运动速度无关;⑵ 各种不同频率的光波的传播速度相同;⑶ 光速各向同性。 其中的“光速各向同性”，直至狭义相对论诞生100多年后的今天，依然得不到过硬事实或理论的支撑，至今，“光速各向同性”仍然仅仅是一个“约定”。
那么，约定是什么意思呢?所谓“约定”，就是“事先商量并确定”的意思(360百科)。我们不禁要问，难道物理性质是可以“商量并确定”的吗?如果这也可以的话，那么，我们是否也可以约定“向东的光速要比向西的光速快10%”呢?!
2、爱因斯坦校钟法可以被容忍吗?是否有取而代之的方法?
为了检验光速是否各向同性，必须直接测定各个方向上单向光速的具体数值。而为了测定单向光速，除了必须确定起点和终点的间隔距离之外，还必须把分别安置在起点和终点的异地时钟校准同步，以确定光走过这段距离的间隔时间。显然，选用无毛病的异地时钟校钟方法是准确测定单向光速的重要前提。
异地时钟校准同步的方法有很多种，但爱因斯坦只给我们优选了两种。
一种就是端点校钟法：“当某一时钟Um指着时刻tm时，从这只时钟发出光线，在真空中通过距离rmn到时钟Un;当光线遇着时钟Un的时刻，使时钟Un对准到时刻tn =tm +rmn / c。”
注意：这里时钟Un的时刻tn竟然是依赖单向光速c计算出来的，也就是说，为了进行校钟,必须先测定出单向光速，而测定单向光速又必须先进行校钟，这不是典型的逻辑循环吗?
另一种就是中点校钟法：“我们必须在这两个钟的距离的中点处……观察它们。如果信号是同时发出的，它们也同时到达中点处。”
很显然，中点校钟法是以光速各向同性为前提的，而为了确认这个前提，就必须先测定单向光速，而测定单向光速又必须先校钟，依然是逻辑循环。
赵峥先生就正确地断言：“以相对论为核心的时空理论，从原则上否定了测量单程光速的可能性”，[7]这就是说，爱因斯坦校钟法，让“光速各向同性”成为既无法“证实”，也无法“证伪”的论断。科学哲学大师卡尔·波普(Karl Popper)有句名言：不能证伪的理论就是伪科学!这无疑是非常正确的，比如，因为无法证明“没有鬼”，所以“有鬼”就不是科学，而是迷信。
对于爱因斯坦校钟法，理应是放弃。但是，苦于找不到速度无限大的瞬时传播信号，于是大多数人无奈地容忍了爱因斯坦的这种有毛病的校钟法。
那么，是否可以找到不含逻辑循环的校钟方法呢?
请看笔者设计的中垂线校钟法：在一惯性系中，A、B为两只相距不太远的同样的好钟，M为线段AB的中点，KM是AB的中垂线，且K距离M足够足够远，我们在K处放置一个闪光信号发射器，那么光线KA和KB就可以近似认为是“平行”的、“同向”的，无论“光速各向同性”是否成立，几乎“同向”的光线KA和KB速度当然几乎是相等的，又线段KA=KB，则从K每次发出的闪光信号都一定会几乎“同时”到达钟A和钟B，依此，我们就可以把钟A和钟B校准“同步”。
注意，“中垂线校钟法”并不意味着能把两个异地时钟校准到“绝对同步”，也并不意味着其在本质上等同于用速度无限大的瞬时传播信号校钟，而是可以“足够精确”地使两个钟同步。
“足够精确”是什么意思呢?只要能满足人们在不同的实际测量中的精度需求，我们就可以认为这个测量是足够精确的。我们还知道，真正“绝对精确”的实际测量其实是不存在的。
如果光速各向不同性，则爱因斯坦校钟法的误差是无法消除的，而中垂线校钟法虽也有误差，但却可以采用“把信号发射器挪得更远”或“缩小异地钟的间距”等方法，来不断提高校钟精度，直到满足实际需求。
我们当然也可以用中垂线校钟法把钟B和此惯性系中的另一只钟C校准同步。且因为A、B同步，B、C同步，所以A、C亦同步!如法炮制，我们可以把此惯性系的每一空间点上的好钟全部校准同步，而无论这些钟相距如何遥远。
中垂线校钟法较之爱因斯坦校钟法，可以省去一个前提，明显简洁，且避免了逻辑循环，根据公认的奥卡姆剃刀原则，中垂线校钟法当然更合理、更科学，理所当然地可以取代爱因斯坦校钟法。
“中垂线校钟法”的重要意义更在于：单向光速从此将不再是不可测的，光速各向同性从此才有可能得到验证。
3、有没有简明的方法可以判定“同时性”是否是相对的呢?
“同时的相对性正是爱因斯坦建立狭义相对论时空观的突破点。” 也是大家接受狭义相对论的最大障碍。那么，如何才能把同时的绝对性从大家根深蒂固的潜意识中铲除呢?爱因斯坦很聪明地设计出一个绝妙的火车上的思想实验，用以强力粉碎同时的绝对性。这就是著名的爱因斯坦火车。
这个思想实验对于狭义相对论是有决定意义的，100多年来，它始终是破除绝对同时观的最强有力武器，凡是涉及狭义相对论的读物，几乎没有不采用的。
但要真正读懂这一实验是非常伤脑筋的。在自叹不够聪明的同时，大多数人都是“似懂非懂”、“时懂时不懂”地接受了“同时性是相对的”这一结论。
其实，我们可以按以下四个步骤，对其进行明快的判定：
1)该思想实验相当于是在定义两个不同惯性系的同时性，这比定义同一惯性系的同时性要复杂得多;
2)按先简后繁的原则，不妨先搞明白，爱因斯坦是如何定义同一惯性系的同时性的?很显然，爱因斯坦对同一惯性系的同时性定义就相当于他的校钟法;
3)根据上面“问题2”的论述，笔者已雄辩地否定了爱因斯坦校钟法，这就相当于否定了爱因斯坦对同一惯性系的同时性定义;
4)既然爱因斯坦的同时性定义在同一惯性系中都无法立足，那么，用爱因斯坦这种同时性定义对两个不同惯性系的同时性进行推断，其结论——“同时性是相对的”，怎么可能站得住脚呢?
这就意味着爱因斯坦建立狭义相对论时空观的“突破点”被否定，那么，狭义相对论还能建立得起来吗?!
以上就是A-level物理考试培训力学基础问答的介绍，想要了解更多Alevel培训的信息，可以咨询留美汇国际教育老师。
