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。
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!