首先,太空飛船是不可能以光速運(yùn)動(dòng),因?yàn)楦鶕?jù)狹義相對(duì)論,靜質(zhì)量不為零的飛船只能以低于光速的速度運(yùn)動(dòng),否則需要無窮的能量。在宇宙中,并不存在光速參照系,所以也就沒有時(shí)間停止之說。
狹義相對(duì)論的動(dòng)鐘變慢效應(yīng)很容易被誤解,這里舉個(gè)簡(jiǎn)單例子來稍作說明。如果有一對(duì)雙胞胎兄弟甲和乙,甲搭乘太空飛船飛往宇宙,乙則一直待在地球上。根據(jù)狹義相對(duì)論,在乙看來,甲在快速運(yùn)動(dòng),那么,甲的時(shí)間就會(huì)相對(duì)于乙變慢。并且甲的飛行速度越快,時(shí)間過得越慢。
如果乙用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)飛船上的情況,他會(huì)看到甲的動(dòng)作十分緩慢,時(shí)間在甲身上的流逝速率顯得很慢。不過,這只是乙所觀測(cè)到的現(xiàn)象,并非甲的真實(shí)感受。對(duì)于甲來說,飛船上的時(shí)間沒有變慢,一切照常,一小時(shí)只能當(dāng)一小時(shí)用。時(shí)間的相對(duì)性是相對(duì)于別人,而不是自己。
如果太空飛船的速度足夠接近光速,當(dāng)甲乘坐的太空飛船回到地球上時(shí),時(shí)間變慢效應(yīng)就會(huì)體現(xiàn)出來。具體可以通過如下的公式來進(jìn)行計(jì)算:
ΔT表示太空飛船上的甲所經(jīng)歷的時(shí)間,Δt表示地球上的乙所經(jīng)歷的時(shí)間,v表示太空飛船的速度,c表示光速。
假設(shè)太空飛船的速度為光速的94.28%,則可以得到3ΔT=Δt。如果甲覺得太空飛行的時(shí)間只有1年,那么,當(dāng)他回到地球上時(shí),他會(huì)看到,地球上的時(shí)間其實(shí)已經(jīng)過了3年。在地球上的乙看來,甲不是去年離開地球,而是在三年前離開地球。
另外,可能有些人會(huì)想了,既然運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的,太空飛船上的甲也可以認(rèn)為自己是靜止的,地球相對(duì)于他在移動(dòng),那么,地球上的時(shí)間應(yīng)該會(huì)變慢才是。那么,究竟是誰(shuí)的時(shí)間變慢了呢?
這個(gè)雙生子佯謬非常著名,曾經(jīng)被用來反駁狹義相對(duì)論。不過,這個(gè)佯謬并不成立。因?yàn)樘诊w船并非一直勻速運(yùn)動(dòng),它在離開地球和回到地球上時(shí)需要經(jīng)歷加速和減速的過程,而這個(gè)過程是絕對(duì)的,所以時(shí)間變慢的是飛船上的甲,而不是地球上的乙。另外,也可以通過閔可夫斯基空間的世界線來進(jìn)行解釋,這里就不再展開。
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