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爱因斯坦的狭义相对论彻底改变了人类对时空的传统认知 , 它告诉我们 , 时空并不是绝对不变的 , 而是相对的 。 狭义相对论中有一个著名的效应“时间膨胀效应”(钟慢效应) , 强调速度越快 , 时间就越慢 。
不过 , 对于时间膨胀效应 , 很多人并不能真正体会到时间到底如何膨胀了 , 因此会陷入“仅从字面去理解时间膨胀”的尴尬局面 。
首先 , 任何飞船都不可能达到光速的 , 狭义相对论早就表明了这点:静质量不为零的物体都不可能达到或者超越光速 。 有一个公式很明显说明了这一点 , 质增公式:
其中m0代表物体的静质量 。 从公式中可以看出 , 当物体的速度V无限接近光速时 , 公式中的分母就越接近0 , m就会变得无限大 , 以至于我们需要无限多的能量才能驱动物体继续加速 , 整个宇宙的能量都不够用 , 这显然是不可能的 。
那么 , 既然不能光速飞行 , 这里就假设非常接近光速的情况 。
当飞船的速度非常接近光速时 , 对于地球上的我们来讲 , 飞船上的时间确实变慢了 , 速度越快 , 飞船上的时间就越慢 。
在我们眼里 , 飞船上的一切动作都是慢动作 , 就像电影中的慢动作回放那样 。 平时我们打个喷嚏也就3秒钟左右时间 , 但飞船上的人打个喷嚏可能需要几分钟甚至更长时间(取决于飞船到底有多接近光速) 。
但是飞船里的人并不会觉得时间变慢了 , 他自我感觉打个喷嚏仍旧需要3秒钟左右的时间 。 同时 , 由于速度是相对的 , 在他看来 , 地球上的我们的时间反而变慢了(到底谁的时间变慢了呢?这里就牵扯到“双生子佯谬” , 结果就是飞船上的人时间变慢了(前提是飞船必须重返地球才能体现出来) , 至于为什么 , 之前的文章有讲过 , 这里不再详述) 。
这就是所谓的“时间膨胀效应” 。 飞船上的人与地球上的人都观测到对方的时间变慢了 , 这并不矛盾 , 因为他们都是以自己为参照系衡量对方的 , 不同的参照系没有可比性 , 进行对比的结果也没有意义 , 双方必须回到同一参照系进行对比才有意义(也就是飞船必须回到地球的原因) 。
所以说 , 所谓的时间静止 , 其实是相对的 , 在不同的参照系之间进行的对比 。 对于自身而言 , 自己的本征时间(自己感受到的时间)是没有什么变化的 。
【光速飞行,时间静止,人还会感觉到饿吗?】具体来说 , 在地球上你能活80岁 , 在亚光速飞船上你也只能活80岁左右 , 飞船上的你时间变慢只是相对其他参照系而言(比如说地球) 。 你可以通过地球上的人变老来衬托自己的年轻 , 比如说驾驶亚光速飞船飞行一段时间后重返地球 , 你会发现地球上的人都变老了 , 对比之下 , 你就相当于变年轻了!
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