光速作为一个基本物理常数,与物质的内在状态以及与空间或真空的性质都密不可分。 两个同样的光钟分别固定在甲、乙惯性系中,其走时都是一样的,均为 T' 。在甲乙各自的 T' 时间内,甲乙相互测量以相对速度 U 运动的对方的时间均为 T=T ' / ( 1- U 2 / C 2 ) 1/2 ,这里所发生的钟慢(也包括尺缩)究竟该如何理解? 考虑以速度 U 平行运动的且子弹和光子两个发射源均固定在车内的透明车厢,子弹和光子从车厢 o ' 点射向垂直于运动方向的 A 点,设 o ' A 间距为 L ' ,则车内观察者测得子弹和光子延 o ' A 垂直线运动的时间分别为 T ' = L ' / V ( V 为子弹的速度 )和 t ' = L ' / C ;而车外地面 o 点( o 与 o ' 原点起初重合)上的观察者则认为子弹和光子延斜线运动从 o 点至运动的 A 点,根据 伽利略速度叠加原理 ,子弹的速度为 (V 2 + U 2 ) 1/2 ,子弹运行的距离为 L ' (1 + U 2 / V 2 ) 1/2 ,子弹运行的时间 仍 为 T ' = L ' / V ,相应斜线角度为 sin=U/(V 2 + U 2 ) 1/2 ;根据光速不变性,光子运行的距离为 L ' / ( 1- U 2 / C 2 ) 1/2 ,其历经时间 t=t ' / ( 1- U 2 / C 2 ) 1/2 , 相应斜线的角度为 sin q = U/C 。 深入分析可以得到几个重要认识:一是钟慢来源于对运动系统依据光速不变性的光现象的观察,而对于运动系统中的实物粒子如子弹的观察,即便运动系统运动速度再快,也无钟慢问题;二是实物粒子通过发光或反射或散射光可被车厢内外观察者都观察到,而对光子本身却不能通过该光子再发光或反射或散射光来以光看光,尤其是该光子一旦进入车内观察者的视网膜或仪器中,车厢外的观察者就看不到该光子而只能想象其运行轨迹等;三是光子也象实物粒子如子弹一样具有可带动性,如果车内的光子不受车的带动,则车内观察者将测得光向车的后面倾斜,地面上的观察者就应看到光是垂直于车厢运动,这不但违反相对性原理,而且实际尚未发现如此,说明车内的光能够被车运动所带动,即光位移及光速具有可带动性! 激光束随着激光源一起作横向和纵向运动或转动,则是光具有可带动性的事实显露。当固定在车厢内的激光源发射的垂直光线随车从一处移到另一处时,地面上的观察者亦可想象该垂直光线从一处被带动到到另一处。如果激光源固定在地面上,则当车厢以速度 U 平行运行时,车内观察者将发现由车厢小孔射进的光线会向后偏离一个角度 sin q =U/C ,车内观察者可认为激光受相对运动的固定在地面上的激光源带动。光的可带动性是相对性原理的必然结果。 理解时间、空间的相对性和绝对性,从观测标准选择上分析,关键在于光速的不变性和光的可带动性,从甲惯性系测量乙惯性系的时空事件,以甲惯性系的光速不变性为标准,测量结果将出现钟慢和尺缩关系;若甲惯性系只对乙惯性系中的实物进行观察或以甲惯性系确知的相对运动观察中乙惯性系内在光的可带动性为标准,则甲惯性系将推测出与乙惯性系测量乙自身时空事件同样的结果,而无钟慢和尺缩关系。由此得到时空的相对性与绝对性的统一认识。