衆所周知，相對論是愛因斯坦于1905年提出的理論，時隔現在已經一百多年了，但這個理論至今對大多數人來說仍然是那麼的颠覆。

相對論中有一個速度越快時間越慢的效應，說的是假如有一艘火箭以0.8c（c為真空中光的速度）的速度在飛行，那麼在這艘火箭上的時間就變的慢了，例如我們這過了10年，而在火箭上其實隻有6年。在這裡大家都會有這樣一個疑問，如果以火箭為參照物，我們的飛行速度就是0.8c，那時間變慢的就是我們，飛船上的時間變的更快才對。那到底是誰的時間變慢了呢？

接下來小編就試着向您講解清楚這個問題，先說答案，确實是飛船上的時間變慢了。

不過在證明這個問題之前還需得有以下的基礎知識準備才行。

運動的物體時間真的會變慢嗎？

有人會問我們真的能造出那麼快的火箭嗎？就算能造出，能讓這火箭載人在太空中飛行10年嗎？

當然，以目前的科技還造不出這樣的火箭，并且根據倫理要求即使造出來了也不允許拿宇航員的寶貴10年時間去飛行，那時間變慢這是怎麼證明出來的呢？答案是μ子。

一個μ子很容易、無緣無故地、就變成一個電子和兩個中微子 —— 物理學家管這個過程叫“衰變”。基本粒子的衰變是個很奇妙的事情。粒子不會變“老”，衰變總是突然發生的，而且是嚴格按照一定比例的随機事件。μ子在靜止坐标系下的半衰期隻有2.2微秒，意思就是說，給你一堆μ子，它們每隔2.2微秒，就會死掉一半。

地球天空中的高速宇宙射線中就有μ子，它們一邊沖向地面，一邊衰變 —— 你可以想象，能成功活着到達地面的μ子，應該是很少的。

1941年，物理學家拿μ子驗證了相對論。他們首先在美國華盛頓山的山頂上用儀器測量了μ子流的密度，他們專門統計那些速度是 0.994c 的μ子，看看在一定的面積内，一小時能收集到多少個這個速度的μ子。

華盛頓山的高度大約是2公裡。這些μ子從山頂到達山底大約需要走6.7微秒。如果這些高速μ子的半衰期跟靜止μ子一樣，那麼這6.7微秒可是好幾個半衰期，山底收集到的μ子數應該是山頂的 8.5 分之一。

可是，如果相對論是對的，那麼這些速度是 0.994c 的μ子的時間就應該變慢，它們的半衰期就應該變長，那麼你在山底就應該收集到更多的μ子。這就相當于飛船上的一群宇航員，走了很遠的距離本來應該幾乎全死了，結果卻沒有死多少。

實驗結果，山底收集到的μ子數是山頂的 1.3 分之一。這些μ子真的通過高速運動保持了青春 —— 這正是相對論預言的結果，數值絲毫不差。

1979年物理學家又做了一次實驗，他們用歐洲核子中心的粒子加速器把μ子加速到了0.9994c，結果這些μ子的平均壽命就被延長了29.3倍！

相對論不但正确，而且非常精确。

運動的物體長度會收縮

物體長度因運動而收縮的效應。根據洛倫茲變換，當物體以速度v運動時，靜止觀測者測得物體沿運動方向的長度隻有與物體一起運動的觀測者沿該方向測得的長度（稱為“本征長度”）的 倍（式中c為光速），即物體沿運動方向的長度收縮了。此效應隻有當物體運動速度與光速可比拟時才顯著。

同時是相對的

說到同時是相對的，就需要提到“事件”的概念，所謂事件，就是在一個特定的時間和地點發生的事情，它是一個非常本地化的東西。

圖中中間那一點A，就是我們當前的這個事件A，圖中用一個平面代表了空間。從A點向上，就是這個事件未來的時間，A 點向下，就是過去。在這個坐标系下，A 的過去和未來一目了然，它的“現在”，則是位于時間原點的一個平面。

有了以上的知識作為基礎，我們就可以讨論開篇中所提到的問題了。

論證開始

假定有ABC三人，是三胞胎。A一直待在地球上，B一直呆在離地球有20光年的Gliese星球上，C乘着速度為0.8c的飛船從地球前往Gliese星球（之後稱G星球），之後再以同樣的速度返回地球。如下圖所示：

現在定義三個事件：事件1：C和A在地球告别；事件2：C到達G星球和B見面；事件3：C回到地球和A見面。

以A為參考系

A和B是靜止不動的，C的速度是0.8c，事件一發生的時候A、B、C的年齡是一樣的，假定此時他們的年齡都是0歲，在A看來C要飛25年才能到達G星球。

因此事件2發生時A和B均是25歲，而C的速度是0.8c，他的時間會變慢，所以事件2發生時C為15歲。如下圖所示：

事件2到事件3，C還需要飛25年。

因此事件3發生時，A、B均已經50歲了，C由于時間膨脹效應才30歲。

以上是以A為參考系得到的結論，現在我們以C為參考系，看看是怎麼樣的？

以C為參考系

在C看來，是C不動，而A、B以0.8c的速度在運動，既然在運動，那麼A、B之間的距離則會收縮，他們之間的距離是12光年。

事件1發生的時候，A、C均是0歲，而B因為和C不在同一個坐标系中，根據公式Lv/c2（L是距離20，v是速度0.8）可算出他的年齡是16歲，如上圖所示。

到事件2發生的時候，C看到的是12年的距離以0.8c的速度運行，需要用時15年，所以此時C的年齡是15歲，而A、B均是在高速運動，他們的時間要比C短，用時9年，此時A9歲，B是 16 9=25歲。如下圖所示：

接下來，C要掉頭回地球，在掉頭的過程中，他的坐标系會發生一個變化。調頭之前，是地球-G星球相對于C從右往左飛；調頭之後，是地球-G星球相對于C從左往右飛。那也就是說，一旦調了頭轉換了坐标系，在C的眼中，再看A就好像事件1的時候看B一樣，是遠方的A比眼前的B大16歲。此時B是25歲，A就應該是25 16=41歲。如下圖所示：

從事件2到事件3，C還是需要15年的時間，變成30歲。而高速運動的A則隻需要9年。所以到事件3時A的年齡時41 9=50歲。

這個問題的重點在于那次掉頭，掉頭之前A還是9歲呢，掉頭之後就直接變成了41歲，這裡是很需要琢磨的。

因此，高速飛行的飛船，不管是以誰的視角，都是飛船上的時間變慢了。

結語：相對論是愛因斯坦通過光速不變的原理推演而來的，在現實生活中仿佛離我們很遠，但它确實已經應用到我們的生活中了，例如天上高速飛行的衛星每年都得重新調整一下，仔細琢磨琢磨也會發現其中的很多樂趣的。

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