日期：2013-04-14 09:35:52
　　相对论七、相对？悖论？
　　小明、小红和二师兄的故事告诉我们，时间和空间不再是相互分离的，而是一个不可分割的整体。只有同时确定了时间和空间，才可以推测出其他运动状况下的时间和空间，如果只提供时间或者空间中的一个，其他运动状态下该事件的时间空间都不能被确定。所以我们描述宇宙的时候不能够再单独地说位于空间的哪个位置或者发生在什么时间。必须同时提供时间地点，所以描述宇宙的基本单位就成了包含时间地点的“事件”。比如“一个粒子在某个时间位于某个位置”就是一个事件。这就是要把三维变成四维（多了个时间）的原因。

　　有了“事件”的概念，稍作休息，继续跟随着我们的思维，进行奇幻的旅程。
　　继续小明和小红的故事。小红在奔驰的火车上，某一个时刻T同时发生了两个事件：测得一栋大楼的两端与自己的距离分别为X1和X2，于是小红就测得这栋大楼的长度L=X2-X1。某天小红把这件事告诉了小明，于是小明换算这两个事件在自己世界中发生的时间和地点。大楼两端与自己的距离分别是x2=γ(X2+UT);x1=γ(X1+UT)。小明是站在原地的，所以小明与大楼相对静止，任意时刻大楼两端与自己的距离都一样，所以小明测得大楼的距离l=x2-x1=γL。也就是说飞驰中的小红测得大楼的长度与小明测得的结果的关系是L=l/γ。γ>1，所以大楼的长度在小红的世界中缩短了。这就是传说中的“尺缩效应”。

　　还是小明和小红。小红坐在飞驰的火车上不动（所以事件发生地点与自己的距离都是0）。在时刻T1闭上了眼睛，在时刻T2睁开了眼睛，于是小红眨眼动作经历的时间T=T2-T1。小红把这件事告诉了小明，于是小明就推测小红的眨眼动作在自己的世界中发生的时间：因为X一直是0，所以合上眼睛的时间t1=γT1，睁开眼睛的时间t2=γT2，于是在小明的世界中小红眨眼经历的时间t=t2-t1=γ(T2-T1)=γT。γ>1，于是在小明的眼中，小红眨眼的动作经历的时间被延长了。我们如果把小红眨眼当做一个时钟的话，就相当于这个时钟在小明的世界中变慢了。这就是传说中的“钟慢效应”。

　　这两个效应可以说是家喻户晓。然而这两个效应最令人纠结的地方在于“相对性”所引发的悖论。平常的思维方式是：小红的钟比小明的钟慢，按理说小明的钟就比小红的钟快，然而，由于运动是相对的，所以钟慢效应也是相对的，所以小明的钟相对于小红的钟也应该是慢的。那究竟谁的钟表慢？小红的尺子比小明的短，按理说就是小明的尺子就比小红的长。然而运动是相对的，尺缩效应也是相对的，也就是说小明的尺子相对于小红的也缩短了，那究竟是谁的尺子长？

　　要搞明白究竟怎么回事，我们回过头看尺缩效应的推理过程，会发现除了小明和小红之外我们还忽略了一个角色，那就是大楼，我们所说的长度是大楼的长度。大楼是有着自己的特点的，那就是它相对于小明是静止的，相对于小红是运动的。正因为大楼相对于小明是静止的，才让小明测量它的长度时不必在意时间是不是相同，正是有这个特殊性才使得长度的计算有意义。如果不信的话，我们再假设有一只猎豹在沿着火车的方向奔跑，它的奔跑速度和火车的速度不相同。小红在某一个时刻T同时测量了猎豹的两端与自己的距离X1和X2，所以小红测得了猎豹的长度L=X2-X1。小明计算自己世界中小红测量猎豹两端这两个事件的时间地点分别记为x1,t1和x2,t2。t1和t2并不相同，所以对于小明来说知道了这两个事件：“在10点钟猎豹的头距离小明1000米，11点钟列表的尾巴距离小明2000米”。由于猎豹相对于小明来说是在运动的，这两个事件并不足以让小明知道猎豹的长度。

　　回过头来看钟慢效应的推理过程，会发现有一个必须的细节，那就是小红坐着不动。如果小红把自己的表交给火车上的一位旅客，让他拿着乱走，那么小明就不可能知道小红的钟表指向9点时（可以是任意时间），自己的钟表的时间。所谓的钟慢与钟快也就没有了意义。
　　其实这些全都是因为开头所说的：时间和空间是不可分割的。把时间和空间单独分开来说是没有意义的，我们考虑事情必须以同时包含时间和地点的“事件”为基本单位。时空不孤立，而是可以相互转化，才是上面所说的悖论产生的原因。举个简单的例子。小红和小明各有一袋和一箱苹果，里面全都装有50个。小明从袋子里拿出来两个苹果放到了箱子里。我们外人只看袋子，就会得出小明的苹果比小红少的结论，只看箱子，又会得出小明比小红多的结论。这就是产生悖论的原因。

　　时间、空间的概念在不同的运动状态间可以转化，那么会不会出现这种情况呢：小红看火车上两个人打架，一个大汉一拳把一个瘦子击倒。那在小明的世界里会不会“瘦子倒地比大汉出拳发生的时间早”呢？如果可以，那因果不就混乱了吗？
　　日期：2013-04-14 13:38:48
　　相对论八、因果。