狹義相對論居然違背了“因果律”？結局讓你吃驚

上一期我們談到狹義相對論中“同時性”被破壞，其實所謂被破壞，無非就是同時發生的事情，換一個參考系，變得不是同時發生而已，如果把參考系切換回原來，還是會同時發生。但是我們留下一個問題，同時性被破壞後是否違反因果律。

因果律是人類幾千年來，一直未質疑過的定律，所有的物理定律再牛逼，也不應該違背因果律，狹義相對論也不應該。但是同時性被破壞，似乎因果律違背了，下面我就來詳細解釋為啥沒有違背因果律。

還是以A和B為演員，A在左邊B在右邊，C是觀察者，A和B相距s。A突然開槍把B打傷了，如果C也在地面上，那麼A、B和C都在同一個參考系下，C會看到A先開槍，然後B受傷。如果C以接近光速運動，把剛才的實驗再做一次，是否會發現B先受傷，然後A再開槍？答案是有可能，但是這種情況下要發生，是有條件的，必須要是A和B的距離屬於“類空間隔”。如果A和B距離屬於“類時間隔”或“類光間隔”，不是“類空間隔”，那麼無論觀察者C的速度有多快，他觀察到的都永遠是A先開槍B再受傷。

這裡出現了三個陌生概念：類時間隔、類光間隔、類空間隔，下面我先來解釋下這三個概念。

這三個概念都是描述兩地間距離的，你可以先粗淺的這樣理解：如果兩地間距比較小，就是類時間隔，兩地間距不大不小，就是類光間隔，兩地距離非常遠，就是類空間隔。但是到底距離是大還是小，總得有個標準吧！這個標準如何計算呢？首先測量下A事件和B事件發生的時間間隔（假設花費時間是t），接著你用光速c乘以這個時間間隔t，算出一個新的距離（假設S），這個S就是標準。如果兩地距離小於S，AB兩地處於類時間隔，如果等於S，AB兩地處於類光間隔，如果大於S，AB兩地處於類空間隔。

明白了三個間隔概念，再來看剛剛的實驗，由於C要看到“B先受傷然後A開槍”這種現象，必須A和B處於類空間隔，也就是AB距離大於S。但是在距離大於S的情況下，你會發現，A那邊開槍後子彈就算以光速前進，在t時間內（因為假設了A開槍到B受傷間隔是t），子彈也趕不到B地。也就是說A開槍和B受傷本身就沒因果關係，B受傷絕對不是A造成。

看見了吧，狹義相對論允許觀察者C看到這個現象：B先受傷A再開槍。但是這種情況恰恰是在類空間隔，也就是A和B沒有因果關係的情況下才會出現。所以相對論漂亮的甩開了“違背因果律”這個大鍋。但是還有一個問題沒有解釋清楚，那就是為啥“B先受傷A再開槍”這種現象，只能出現在類空間隔？要明白這一點，就必須要把洛倫茲變換擺出來了，用簡單的語言論述，很難解釋清楚，我後期會盡可能講解清楚這個！如果百家號《小彭來給您解惑》，如果有問題可留言提問！