运动的时钟变慢？带你走进相对论

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历史吧导读：今天历史吧小编为大家分享的是关于运动的时钟变慢？——带你走进相对论的文章，一起来看看吧。

　前言

　　犹记得在高中上物理课的时候，那本书应该大多数讲的是近代物理的内容，当讲到相对论的时候，我完全被惊呆了，当时想着，这是什么鬼？运动的时钟会变慢？运动的尺子会缩短？我完全不能想象，这是颠覆人们正常的认知啊！

　　由于看了许多关于这方面的科普书籍，也看了一些大学物理的MOOC视频，对狭义相对论有了一个初步的认识，弄清楚了一些以前糊涂的事情，在这里为大家科普一下，希望能够增加一下对相对论的认识。

　　带着疑问学习

　　带着一个疑问去学习或是了解知识，就像怀着目的去逛街，会让你事半功倍。所以我们提出一个大多数人都不解的问题：为什么运动的时钟会变慢？

　　一些简单的概念

　　绝对时空观的观点

　　长度、时间、质量都与运动无关，是不变的量。

　　举个例子：比如一个车子从你面前经过，车里里面的人看尺子是多长，你在路上看尺子就是多长。

　　狭义相对论的两个基本原理

　　一切物理规律在所有参考系中都具有相同形式

　　光速不变原理（真空中的光速在任何参考系中均为同一常量c）

　　解释一下第一点，即你在静止时（相对地球）所感受到的物理规律是和在匀速运动时感受到的是相同的。比如说：在地面上，你向上抛一个小球，然后小球会落下回到你手上。在匀速运动的火车中也一样，小球的运动规律不会有任何变化。

　　第二点是由麦克斯韦方程推导而来。记住，这是相对论的前提，而不是相对论推导出来的。

　　运动的时间变慢

　　假设有一辆高速行驶的汽车，在汽车中间两面镜子，分别在汽车的底部与顶部。如图所示：

　　视角：车上的人

　　当你在车上看一束光从底下向上射出，然后再反射回到底部，这个过程中，假设时间过了10秒钟（假设车子非常高，高到你想象不出）。

　　然后另外一个人，在地面上看这辆车移动：

　　视角：地面的人

　　图中是画的车子移动的轨迹，中间的是光的轨迹。右边的时钟是15秒钟（多少秒是我瞎编的，不过肯定是超过车上的人的时间）。

　　我们可以看到，光不再是沿竖直方向来回反射了，而是呈现一个倒V形状，这说明什么呢？？？

　　说明光在地面的人看来，走过的路程变长了！不信的话你可以拿尺子量量屏幕，就知道我有没有骗你了。

　　根据光速不变原理，光的速度还是c（在车上看也是c），但是走过的路程相对于在车上看是变长了，所以光从底部到顶部再回到底部，所花的时间也自然变长了。也就得出了运动的时钟变慢。

　　所以通过上面的例子，我们可以从光速不变原理直接推导出这个现象，运动的时钟会变慢。并且速度越快，变慢的效应越明显。

　　所以如果你乘坐接近光速的宇宙飞船在太空航行，说不定你回到地球的时候已经过了几百年了，而你自己才感觉过了一年。

　　相对论为什么叫相对论？因为就是在描述时间的相对性和空间的相对性。地面上的人的时间与空间和在车上的人的时间与空间是相对的，而不是一样的！

　　生活中真实的例子

　　上面车子的例子是为了让大家知道为什么运动的时钟会变慢，但是这个实验室无法实现的，因为我们的汽车无法达到这么高的速度。

　　让我们来看一个真实的例子：

　　为了科普起见，就简单的说一下了，μ粒子是一种物理粒子，寿命是超级短，在大气层上部产生，速度是0.998c(c是光速)。如果不考虑时钟变慢效应，那么μ粒子平均能走660米，然后就挂了。但实际上大部分μ子都能穿透大气层到达底部。μ子以0.998c运动，寿命是静止寿命的15倍，可以运行9500米！这是时钟变慢的缘故。

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