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把被爱因斯坦弄乱的时空正道过来 论荒谬的“光钟实验”
在正文开始前，请先思考一个“将军过桥”问题。
在一处旅游观光胜地，有一个将军要过桥，起点为O。桥上设有特殊装置，将军每前进一步，都会触动机关，他的脚印不但是会留在桥面上，而且还会被即时复制，复制的那些脚印随即会平稳地落到桥下的水面上，随河水漂远。将军就这样从桥的这头（O）走到了那头（A）。
现在问，要想知道这位将军刚才过桥时所走的实际距离，那么是测量桥面上他留下的脚印的连线的长度，还是测量水面上那些被复制的他的脚印的连线的长度？简略言之，他是走了OA那么长，还是BA那么长？
正文
在一个著名的思想实验中，爱因斯坦打造了一款诡异的“光钟”。他在火车的车厢底部和顶棚各置镜子一面，然后让一束光从底部上射到顶棚，光到顶棚后被镜子反射，再射回底部的镜子，如是反复。这样一反复，计为一个“嘀嗒”，他所谓的“光钟”就做成了。
但这是火车静止呢，一旦火车开动起来，问题就来了。为讨论方便，假设火车在匀速直线行驶。爱因斯坦认为，这时在站台上的人看来，原先垂直上升的光变成了斜线上升到顶棚的镜子，光反射回来到底部的镜子时也是走的斜线。如下图所示。
本来，运动的火车上“光钟”的光线看起来变成了斜线也不是啥问题，不值得大惊小怪，但爱因斯坦却认为问题大了去。他认为此时的“光钟”需要更长一点时间来完成一次“嘀嗒”，因为此时的光不像原来直上直下，而是变成要斜着爬上爬下，要走稍微远一点的距离才能够到上面的镜子。返程也是一样，要走稍微远一点的距离才能抵达下面的镜子。
你同意他这个描述吗？那好，恭喜你中招了。
他就是在如此这般挖好了坑、埋好了雷之后，开始他的物理学新境导游，也按下了他惑乱时空的按钮——既然光的速度是不变的、固定的（光速不变假设、光速不变原理），光走的是斜线，距离却变长了，那么，要维持速度、距离、时间三者固有的关系式，那就只好委屈一下下时间了，于是乎一个重要的结论出现了：在运动的火车上，时间会变慢！
据计算，这种时间变慢的效应是非常可观的，假如火车以光速的90%飞奔，那么，对于坐在月台上的人来说，移动中的钟将以不到月台上的钟一半的速度走着。
这个“光钟实验”，被解读为是理解相对论的一个伟大实验，该实验对伟大的相对论也提供了有力支撑。
但问题是，爱因斯坦这个“光钟实验”有道理吗？即他对“光钟实验”的解读正确吗？在重新审视了该思想实验之后，我只能说：否。
看这个实验，如箭头所示，无论是上行光还是下行光，它们都是斜着走的。这种斜着走的图形固然是拜火车运动所赐，但它也无疑表明光在两面镜子之间往来时并没跟着火车走。换言之是光走光的，火车走火车的，火车对光的行进没有影响。否则，光要跟着火车走的话，它就还是会在两面镜子之间直上直下，不会出现斜线。
那么问题来了，爱因斯坦造了一个“光钟”，此钟不受火车运动影响，但把它搬到运动的火车上后，用它却能测出时间变慢！敢问世界上有这样的逻辑吗？
估计爱因斯坦是被他自己想象出来的实验中的斜线给困扰了，然后他又拿着这实验中的斜线去困扰别人。他认为，同样是由一个镜面走到另一个镜面，比之火车静止时，火车开动后，“光走了更远的距离”，也就是走了图中的斜线长度。但光走出斜线这么长的距离并不是事实，只是他的一种错误认知。
距离是指空间或时间的相隔、相隔的长度。运动距离是指，物体在运动过程中实际经过的轨迹长度，是运动路径的累计长度。那么，根据“距离”的上述定义，火车开动后，光真的走了更远的距离吗？并没有。
火车静止时，光从下面的镜子走到上面的镜子，其运动轨迹是直上直下，其实际经过的轨迹长度就是光的脚印的起点到光的脚印的终点的线段长度。这是没有问题的。但是，火车开动后，光往上走的脚印是随时产生随时被火车拉走的，等光走到顶棚的镜子时，火车已经拉走了光的数个脚印。这时光实际经过的轨迹长度还能是光的脚印的起点到光的脚印的终点的线段长度吗？
为讨论方便，设光从下面的镜子走到上面的镜子会留下100个光的脚印。那么，当光走出这100个脚印时，实际上这100个脚印是已被火车移走了，且移走了不等量的距离。那么，把这些被移动后的脚印的起点到终点连成一线，这怎么能算光走过的路？
假设光往上每迈一步的距离是1个单位，那么，把这些距离都加在一起，就是光走过的实际距离。现在，火车把这些脚印不等量的距离移走，每个脚印之间的距离都被拉大，也就是每个脚印之间的距离都大于1，那么，这些脚印的距离之和就增大很多，如何还能算成是光走过的实际距离？
就像本文开头的“将军过桥”故事所揭示的那样，脚印被不等量距离移动后形成的斜线已不能代表将军实际行走的距离。行走产生的距离是实际距离，脚印的距离是脚印的距离，这是两个不同的概念，只有在脚印未被移动，或者虽然移动但是是被等距离移动时，这两种距离才是相同的。
设一个人在学校的操场上沿着百米跑道散步，留下来100个脚印。有人用技术手段固化并挖取了那些脚印，然后把那些脚印逐个广为分布，镶嵌在该城的大街上，起点在该城的北端，终点在该城的南端，难不成据此就可认为这个操场散步的人刚才是由北向南穿越了该城？要是有一天，有人把这些脚印移动到月球上，在环形山排列一圈，据此就可认为这个操场散步的人真就在月球环形山上兜过一圈？
回到实验。诚然，斜线上的脚印是光的脚印，但斜线却并非是光所走的实际路线，斜线只是光的脚印被火车不等距移动和重新排列后连接出来的一条线段而已。按照“距离”的定义语言说，这个移动后的光的脚印起点到光的脚印终点的长度当然并不是光实际经过的轨迹长度，所以它并不是光走出来的距离！
把这条斜线、这个长度当成是光走出来的距离是个认知错误，并且是该实验解读中发生的根本性错误，不容忽略的错误。
那什么是光实际走过的路，光实际经过的轨迹长度，光运动路径的累计长度呢？那就是这100个光的脚印在纵向上的总距离。也就是初始状态，火车没开动时，光垂直于镜面往上走的距离。火车开动后，光所走的距离，也仍然是这么多，纵向上的总距离并没有变。简言之，光只需往上方/下方行走，那是它要做的事情，它只管走出来纵向上的距离即可，至于横向上的事情，不用它操心，那统由火车包办。
这个垂直往上走的距离当然小于火车开动后光的100个脚印连线——斜线的长度。
这就是月台上的人们看到的光走了斜线的真相——那些光的脚印不断产生，产生之后显现在火车上，因为火车是行驶的，所以看起来变成了光在火车上沿斜线而行！
所以至此已经非常清楚，形成这条斜线，既有光往上走的因素，更有火车行驶移动了光的脚印的作用！光提供了斜线的纵向上的距离，火车提供了斜线的横向上的距离。例如，假设光在上行十步的高度就不动了，那么，人们就会看到在十步高的位置，光走出一条平行于镜面的直线！所以本质来说，这条斜线的长度，是光和火车一起走出来的，不是光自己走出来的。这条斜线的长度，当然不能计为光走的距离。
所谓行驶的火车上“光走了更远的距离”，显然是把火车移动光的脚印的功劳也就是火车走出来的长度也一股脑算到光的头上了。这是个错误认知。
可见，所谓光走了远一点的距离，完全是个伪命题。
运动的火车上，光并没有走更远的距离；火车的运动拉长了光的脚印之间的距离，同时让光的脚印形成了斜线，所以，何来“光钟”完成一次“嘀嗒”就需要更长的时间？实验中距离、速度、时间三者的关系一直是自恰的，光的距离还是光的距离，光的速度还是光的速度，光的时间还是光的时间。因此，根据这个实验，根本就得不出来“时间变慢”的结论。
结论：在“光钟实验”中，光并没有多走距离，那所谓多出来的距离实际上是火车走出来的，因此也就谈不上时间变慢。所谓在运动的火车上时间会变慢，这完全是一种错误理论。
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