相对论史话之九——时间变慢了 狭义相对论 时间变慢

前面讲了同时的相对性,在相对论的世界里,时间不再是一个绝对的概念。时间的量度同样与参考系有关,在一个运动的参考系里,时钟会变慢,这就是相对论的时间延缓效应,也有的书上把这一效应叫做动钟变慢效应。

注意,这里所说的时钟变慢,指的是用静止的参考系中的钟来测量运动的参考系中的钟时得到的结果,如果在运动的参考系中测量自己参考系中的钟,则不会发生这个效应。反过来讲,在运动的参考系中测量静止参考系中的钟,也会得出同样的结果。刚才的话说得很拗口,简单的说,两个互相运动的参考系,每个参考系中的测量者都会觉得对方参考系的钟变慢,而自己参考系的钟是正常的。

相对论史话之九——时间变慢了 狭义相对论 时间变慢

好像又和我们日常生活的感觉不一样了,在日常生活中,当我们觉得一个钟快时,别的钟一定是相对这个钟慢,怎么可能互相都觉得对方的钟变慢了呢?这就是相对论,相对论中很多效应和日常生活的感觉不同,这也是相对论比较难理解的主要原因。但请你记住一点:所有的惯性参考系都是一样的!理解了这一点,才能理解相对论。

时间延缓效应是一个可测量的相对论效应。我们知道,有很多微观粒子是不稳定的,很容易衰变成其它粒子。我们定义,系统中50%的粒子衰变为其它粒子所花费的时间为该系统(粒子)的半率期,半率期是衡量微观粒子寿命的重要指标,比如铀-238的半率期是44亿年,而自由的中子的半衰期仅有15分钟。宇宙射线中有一种粒子叫μ子,它和电子一样带负电荷,质量是电子的207倍,半衰期只有2.2微秒,但是当它以0.995c的速度运动时,人们测出它的半衰期达到了22微秒。这一实验直接证明了相对论的正确。

时间延缓是相对论的时空效应,与物质的结构无关,有人曾经试图用原子、分子结构来解释时间延缓效应,比如分子运动时,其内部电磁场的变化会改变分子的运动等等,但无一成功。在相对论的世界里,运动参考系中的一切物理现象都会变慢,而且是同步的变慢!

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