text: 愛因斯坦同步是以訊號交換來同步位於不同地點時鐘的約定方法。早在19世紀中葉該方法已經為電報員所用，而儒勒·昂利·龐加萊和阿爾伯特·愛因斯坦則進一步的將其用於相對論中，作為同時性的基礎定義。同步約定主要是指慣性座標系下時鐘的同步。愛因斯坦.若一束光訊號由時鐘 A 的時間formula_1開始，從時鐘 A 送至時鐘 B 再反射回來，並在時間 formula_2 時回到時鐘 A。那麼根據愛因斯坦約定，若時鐘 B 收到訊號時所顯示的時間為 formula_3 時，時鐘 B 與時鐘 A 同步即定義為：formula_4為了使兩個時鐘同步，可以使用第三個時鐘以趨近無限小的速度從時鐘 A 送至時鐘 B 來進行對時調校。另外，愛因斯坦也在他的提及了許多其他關於時鐘調校的思想實驗。主要的問題是，同步的時鐘均須要對所有的事件作符合自洽性的時間測量。為了達成此目的，同步必須滿足以下條件：(a) 同步後的時鐘必須一直保持同步。(b1) 同步必須滿足自反關係－任何時鐘均需要與自己同步。(b2) 同步必須滿足對稱關係－若時鐘 A 與時鐘 B 同步，則時鐘 B 也與時鐘 A 同步。(b3) 同步必須滿足傳遞關係－若時鐘 A 與時鐘 B 同步、且時鐘 B 與時鐘 C 同步，則時鐘 A 也與時鐘 C 同步。如果 (a) 成立，則當然所有時鐘都是同步的。給定 (a) ，則條件 (b1)–(b3) 的成立使得同步法允許我們建立一個全域性的時間函式 t。t 為常數的切面則被稱為等時面。事實上，條件 (a) 及 (b1)–(b3) 可以由光傳播的物理性質來驗證。不過愛因斯坦當時 (1905) 卻沒進一步提出簡化上述條件的可能性，而只是寫道：「"我們假設關於同時性的定義並無矛盾；並且以下的關係" (指 (a) 及 (b1)–(b3)) "在普遍狀況下成立。"」馬克斯·馮·勞厄第一個考察了愛因斯坦同步的自洽性 (當時的紀錄請參考Minguzzi, E. (2011))。盧迪威格·席柏斯坦在他所著的教科書中也提供了類似的論述，只不過大部分的證明被他留給了讀者作為練習。漢斯·賴欣巴哈重新討論了馬克斯·馮·勞厄的論證，而最終阿瑟·麥克唐納在他的著作中得到了結論。結果表明，愛因斯坦同步符合前述條件若且唯若以下條件成立：一但時鐘同步了，單程的光速即可被量測。然而，上面的條件雖然保證了愛因斯坦同步的可行性，卻並沒有帶有光速恆定的假設。我們考慮：一個源自於勞厄及魏爾的理論提出－愛因斯坦同步恆可以成立 (即條件 (a)和 (b1)–(b3)成立) 且根據其定義單向光在全座標軸上等速－這樣的情況事實上等價於勞厄－魏爾往返條件。不過，相較之下勞厄－魏爾條件可以只靠著一個時鐘來量測時間、不須倚靠時鐘的同步約定，因此可以實際利用實驗證明的優勢這個給予了其相當的重要性。實際的實驗也證明瞭任一慣性坐標系中勞厄－魏爾往返條件的確成立。因為在兩地時鐘同步前量測單向光光速是沒有意義的，多數嘗試量測單向光速的實驗都可以被用來證明勞厄－魏爾往返條件。很容易被人忘記的是，愛因斯坦同步只是一個約定法，只有在慣性坐標系中才有效。於旋轉坐標系中、甚至於在狹義相對論中，愛因斯坦同步的非遞移性導致其並不再有用。這很明顯可以由以下狀況看出：在旋轉系統中，若時鐘一和時鐘二非直接，而是經過一串中繼的時鐘進行同步，同步的結果將會因中繼時鐘的路徑而有所不同。原因是因為在旋轉的系統中，路徑繞行的不同方向將導致一個一定的同步時間差。此現象可以在及中看到，而現代的全球衛星定位系統也將此現象納入了考量。賴欣巴哈為愛因斯坦同步約定的有效性提供確實的論證。雖然根據的論述，愛因斯坦同步約定可以更進一步的由假設因果連結的對稱性而得，不過此論點仍含有爭議性。而此外嘗試取代此約定的論點多數都被認為不再成立。歷史:龐加萊.亨利·龐加萊於1898年所撰的一篇哲學論文中，針對了一些關於愛因斯坦同步的約定特性作了討論。他認為光速在任意方向的恆定性假設有助於簡潔的地解釋物理定律，而對於事件於不同空間位置的同步定義，他亦論證了其最多隻具約定性。龐加萊在1900年根據了這些約定，在現今已被取代的框架中提出了以下的約定來定義時鐘的同步：對於乙太具相對速度的 A、B 兩人透過光訊號來同步彼此的時鐘。因為相對性原理，他們各自認為光速在任意方向恆定、且分別相信自己對於乙太是靜止的。也因此，他們只需要由訊號延遲校準之後的時間來確認彼此時鐘的同步即可。龐加萊於1904年將同樣的方法描述為：想像有兩個觀測者藉由光訊號來調正各自的時鐘；他們互相交換訊號，不過因為知道訊號傳遞會有延遲，他們小心地對訊號進行延遲校準。當 B 接收到 A 的訊號，B 的時鐘不應該讀出與 A 送出訊號時相同的時間讀值，而是應該讀出加上了訊號傳遞延遲的時間讀值。舉個例子，假如 A 在時間 0 送出了一個訊號，則如果兩者時鐘同步， B 在收到訊號的時候，其時鐘的讀值formula_15即應為訊號傳遞延遲所花的時間。而同樣為了確認，B 也在時間 0 送出了一個訊號，則 A 同步後的時鐘也應在收到訊號的時候顯示 formula_15。 事實上，如果 A、B 為固定不動的話，兩者的時鐘同樣的時間讀值應代表他們在同一個「瞬間」。不過在其他的情況下，這個「傳遞訊號的延遲」對於兩者會有所不同，例如，A 與 B 同時朝 A 至 B 的方向前進，則 A 隨時都在往前、並早一刻接收 B 所傳遞的訊號，而 B 則在反向逃離 A 、因此都會晚一拍才收到訊號。在這情況下同步的時鐘即不會真的同步，而是同步為各自「區域性的時間」－總是有一個時鐘較另一個慢。
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metadata.title: 愛因斯坦同步法
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