讀者對(duì)相對(duì)論的時(shí)間變慢和尺子收縮很感興趣。這聽(tīng)起來(lái)很詫異，時(shí)間為什么會(huì)變慢？這也是民科常以攻擊的地方，畢竟太違背常識(shí)了。
不管在北京，倫敦還是上海。此時(shí)此刻三個(gè)地點(diǎn)會(huì)發(fā)生在不同的事件同一時(shí)刻，張三在北京吃拉面，李四在倫敦逛商場(chǎng)，王麻子在紐約上班。
宇宙中，總是有無(wú)窮多的事件在發(fā)生，小到電子運(yùn)動(dòng)，大到星系旋轉(zhuǎn)。我們?cè)撛鯓佑脭?shù)學(xué)描述某一事件發(fā)生的規(guī)律。
當(dāng)然，憑借著先天綜合判斷，我們會(huì)在每個(gè)事件中提取出發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)。這就是時(shí)空。
空間是三維的，時(shí)間可算作第四維。如果要用坐標(biāo)系描述時(shí)間的時(shí)空，就需要閔可夫斯基時(shí)空?qǐng)D描述，當(dāng)然今天的重點(diǎn)不在于此。
處于A地點(diǎn)的人要去觀察B地點(diǎn)發(fā)生的事件就需要觀察。
那如何觀察呢，無(wú)法就是依靠五大感官。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，觀察到的事件并不是實(shí)時(shí)的發(fā)生的，而是延遲的！
在A點(diǎn)的人可以看B點(diǎn)發(fā)生的事件，也可以聽(tīng)到B點(diǎn)發(fā)生的事件。
當(dāng)然在A點(diǎn)的人有強(qiáng)迫癥，他更喜歡看B點(diǎn)發(fā)生的事件，因?yàn)榭幢嚷?tīng)更快一些，看到事件的信息比聽(tīng)到的事件信息延遲就短很多，畢竟光速遠(yuǎn)大于聲速。
在夜晚，站在A點(diǎn)的人仰望星空，看到了仙女座星系，當(dāng)他得知此時(shí)此刻看到的畫(huà)面只是仙女座星系250萬(wàn)年前的樣子，他感到沮喪，因?yàn)樗肓私獾较膳窍祵?shí)時(shí)的樣子。
當(dāng)時(shí)這是不可能的，因?yàn)橛^察某一地點(diǎn)某一時(shí)刻發(fā)生的事件傳到你的感官中需要時(shí)間。
怎么讓這個(gè)時(shí)間差最短呢？這就要求事件的信息傳遞需要最快的速度飛到你的眼前。而光速就是最快的信息傳遞速度。
所以光速不變?cè)硪彩仟M義相對(duì)論的基本假說(shuō)，并推理出光速是宇宙中最快的信息傳遞速度。
現(xiàn)在你站在地球上，宇航員開(kāi)著透明的宇宙飛船飛出地球。假設(shè)不管飛船飛得多遠(yuǎn)，你都可以看見(jiàn)飛船內(nèi)部發(fā)生的事件。
你掏出來(lái)兩個(gè)電子表，一個(gè)你帶手上，一個(gè)贈(zèng)送給在飛船內(nèi)的宇航員。
飛船未點(diǎn)火時(shí)，你看一下自己的時(shí)間是10：07分，在飛船內(nèi)的弟弟電子表也是10：07分。OK，此時(shí)還沒(méi)有異常。
沒(méi)多久，飛船開(kāi)始點(diǎn)火，并加速飛離地球。那么你要看見(jiàn)飛船內(nèi)的電子表的走動(dòng)，就需要飛船內(nèi)的燈光照在電子表上(此時(shí)示數(shù)為15：30)，并重新反射光線。這個(gè)反射的光線就攜帶了15：30這一刻的信息?，F(xiàn)在這個(gè)光線要傳到地球上才能被你看見(jiàn)。那么當(dāng)這束光線傳到你的眼中時(shí)，你手上的電子表讀數(shù)又會(huì)怎么樣呢？
先別急著下結(jié)論。一開(kāi)始你倆的時(shí)間一樣，電子表讀數(shù)也應(yīng)該一樣?？涩F(xiàn)在飛船運(yùn)動(dòng)了。那我現(xiàn)在問(wèn)你，你的時(shí)空坐標(biāo)是(t0，0)，你看到的宇宙飛船的時(shí)空坐標(biāo)是(t1，x)，
當(dāng)宇宙飛船勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，飛船內(nèi)的光線傳到你的眼中的時(shí)間差｜t0－t1｜是多少？
我想這也太簡(jiǎn)單了，因?yàn)楦鶕?jù)時(shí)空坐標(biāo)，我們已經(jīng)得出來(lái)你們相距為x。光線傳播的最快速度為光速c。
｜t0－t1｜c(diǎn)=x(c為真空中光速)。
于是時(shí)間差｜t0－t1｜=x/c，這個(gè)時(shí)間差可以推理到洛倫茲變換這就是t0=t1/(1-v2/c2)?因?yàn)閏為常數(shù)，v是飛船的速度。飛船速度越快，看到的時(shí)間差就越大，甚至看到飛船內(nèi)的自由落體都減慢了，所以你看到的宇宙飛船中的時(shí)間就越來(lái)越慢。
不過(guò)這個(gè)只是狹義相對(duì)論的研究范疇。也就是說(shuō)宇宙飛船只能相對(duì)于保持勻速直線運(yùn)動(dòng)，一旦涉及到變速運(yùn)動(dòng)就是廣義相對(duì)論的范疇了。因?yàn)楠M義相對(duì)論不涉及力，廣義相對(duì)論涉及力，變速過(guò)程體現(xiàn)的加速度就是力。
在狹義相對(duì)論中，地球人看到飛船內(nèi)的時(shí)間變慢和尺縮只是運(yùn)動(dòng)學(xué)效應(yīng)，其飛船內(nèi)電子表的機(jī)械結(jié)構(gòu)沒(méi)有改變。你也可以在某種程度上認(rèn)為成這只是一種視角把戲。
如果飛船不經(jīng)過(guò)變速過(guò)程再回到地球，那么飛船上的表和地球上的表走的一致，飛船上的人也沒(méi)有變年輕。
但是，這不可能，飛船不可能從零啟動(dòng)到高速飛行不經(jīng)過(guò)變速過(guò)程，飛船回到地球也得減速和反方向加速。
飛船內(nèi)的人變年輕不是因?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的。飛船上的人看地球人時(shí)間也變慢了。但為什么但飛船內(nèi)的人回到地球，是宇航員變年輕了，而不是地球人年輕了呢？
關(guān)鍵的問(wèn)題在于飛船變速過(guò)程就相當(dāng)處于非慣性系了，就等效于在引力場(chǎng)中，這時(shí)候?qū)е碌臅r(shí)間變慢才是真實(shí)的身體細(xì)胞代謝變慢，是不可忽略。如果飛船僅是和地球人保持勻速直線運(yùn)動(dòng)，那么地球人看飛船時(shí)間慢了，飛船看地球的時(shí)間也慢了。這種因勻速直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致時(shí)間變慢是相對(duì)的，只有誰(shuí)經(jīng)歷了加速過(guò)程，誰(shuí)都時(shí)間才真的不可逆的變慢了。
同理，飛船內(nèi)的尺子的確沿著運(yùn)動(dòng)方向縮短了，勻速運(yùn)動(dòng)和加速運(yùn)動(dòng)都可以導(dǎo)致縮短！但是在勻速過(guò)程中，地球人看到的尺縮效應(yīng)是運(yùn)動(dòng)學(xué)圖形的改變，而不是幾何圖形的改變，在這種情況下，尺子分子間距沒(méi)有改變，這只是觀察者效應(yīng)。
但是在加速運(yùn)動(dòng)飛船內(nèi)，尺子可能是真的收縮了，其分子結(jié)構(gòu)也改變了！不過(guò)尺縮效應(yīng)目前沒(méi)有直接的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，目前可以通過(guò)μ介子的運(yùn)動(dòng)范圍間接證實(shí)了，另一個(gè)實(shí)驗(yàn)是：高速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子電離性增強(qiáng)，其較為理想的解釋就是尺縮效應(yīng)。加速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的尺縮效應(yīng)或許是真的導(dǎo)致尺子分子的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。
說(shuō)實(shí)話，我對(duì)這種現(xiàn)象也感到困惑。我個(gè)人只能通過(guò)洛倫茲變換推算出這種結(jié)果，其中蘊(yùn)藏的本質(zhì)性原理并不是很清楚。我查了好多SCI上的論文，也并沒(méi)有我想要的結(jié)果。我個(gè)人的理解是宇宙飛船內(nèi)的尺子在變速過(guò)程就等效于處于引力場(chǎng)，這才導(dǎo)致尺子內(nèi)的分子排列收縮，當(dāng)然你也不必當(dāng)真。
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