鐘錶變慢了怎麼修復

前言

猶記得在高中上物理課的時候，那本書應該大多數講的是近代物理的內容，當講到相對論的時候，我完全被驚呆了，當時想著，這是什麼鬼？運動的時鐘會變慢？運動的尺子會縮短？我完全不能想象，這是顛覆人們正常的認知啊！

由於看了許多關於這方面的科普書籍，也看了一些大學物理的MOOC影片，對狹義相對論有了一個初步的認識，弄清楚了一些以前糊塗的事情，在這裡為大家科普一下，希望能夠增加一下對相對論的認識。

帶著疑問學習

帶著一個疑問去學習或是瞭解知識，就像懷著目的去逛街，會讓你事半功倍。所以我們提出一個大多數人都不解的問題：為什麼運動的時鐘會變慢？

一些簡單的概念

絕對時空觀的觀點

長度、時間、質量都與運動無關，是不變的量。

舉個例子：比如一個車子從你面前經過，車裡裡面的人看尺子是多長，你在路上看尺子就是多長。

狹義相對論的兩個基本原理

一切物理規律在所有參考系中都具有相同形式

光速不變原理（真空中的光速在任何參考系中均為同一常量c）

解釋一下第一點，即你在靜止時（相對地球）所感受到的物理規律是和在勻速運動時感受到的是相同的。比如說：在地面上，你向上拋一個小球，然後小球會落下回到你手上。在勻速運動的火車中也一樣，小球的運動規律不會有任何變化。

第二點是由麥克斯韋方程推導而來。記住，這是相對論的前提，而不是相對論推匯出來的。

運動的時間變慢

假設有一輛高速行駛的汽車，在汽車中間兩面鏡子，分別在汽車的底部與頂部。如圖所示：

視角：車上的人

當你在車上看一束光從底下向上射出，然後再反射回到底部，這個過程中，假設時間過了10秒鐘（假設車子非常高，高到你想象不出）。

然後另外一個人，在地面上看這輛車移動：

視角：地面的人

圖中是畫的車子移動的軌跡，中間的是光的軌跡。右邊的時鐘是15秒鐘（多少秒是我瞎編的，不過肯定是超過車上的人的時間）。

我們可以看到，光不再是沿豎直方向來回反射了，而是呈現一個倒V形狀，這說明什麼呢？？？

說明光在地面的人看來，走過的路程變長了！不信的話你可以拿尺子量量螢幕，就知道我有沒有騙你了。

根據光速不變原理，光的速度還是c（在車上看也是c），但是走過的路程相對於在車上看是變長了，所以光從底部到頂部再回到底部，所花的時間也自然變長了。也就得出了運動的時鐘變慢。

所以透過上面的例子，我們可以從光速不變原理直接推匯出這個現象，運動的時鐘會變慢。並且速度越快，變慢的效應越明顯。

所以如果你乘坐接近光速的宇宙飛船在太空航行，說不定你回到地球的時候已經過了幾百年了，而你自己才感覺過了一年。

相對論為什麼叫相對論？因為就是在描述時間的相對性和空間的相對性。地面上的人的時間與空間和在車上的人的時間與空間是相對的，而不是一樣的！

生活中真實的例子

上面車子的例子是為了讓大家知道為什麼運動的時鐘會變慢，但是這個實驗室無法實現的，因為我們的汽車無法達到這麼高的速度。

讓我們來看一個真實的例子：

為了科普起見，就簡單的說一下了，μ粒子是一種物理粒子，壽命是超級短，在大氣層上部產生，速度是0。998c（c是光速）。如果不考慮時鐘變慢效應，那麼μ粒子平均能走660米，然後就掛了。但實際上大部分μ子都能穿透大氣層到達底部。μ子以0。998c運動，壽命是靜止壽命的15倍，可以執行9500米！這是時鐘變慢的緣故。