一般可以理解为,运动的钟比静止的钟走得慢,越走越快,越走越慢,接近光速时,几乎停止,然而,现代非常精确的原子钟仍然可以测量这个微小的效应,相对论推导出不同惯性系之间的时间进度关系,发现运动惯性系的时间进度较慢,称为钟慢效应,引力延迟效应很小,所以地面上的时钟只比高空的时钟慢10。
考虑到山上的运动速度比平地快这一原理,山上的时钟会变慢。从质量物体造成的空间弯曲来看,地面上的重力大于山上的重力,所以地面上的时钟会变慢。引力延迟效应很小,所以地面上的时钟只比高空的时钟慢10。然而,现代非常精确的原子钟仍然可以测量这个微小的效应。1972年,有人做过这个实验:一套原子钟留在地面,另一套组装成喷气式客机,在高空(万米)环球飞行。当飞行中的钟回到原来的位置,与留下的钟相比,扣除运动引起的狭义相对论时间延迟效应,发现高空的钟快了1.5 * 10 s,与广义相对论重力时间延迟的计算结果一致。当然,对于高山来说,重力的时间延迟可以忽略不计,直接通过狭义相对论的洛伦兹变换就可以得出结论,高山的时钟应该走得慢一些。
说到狭义相对论,很多人马上会想到钟表变慢,尺子变短的现象。很多科幻作品都以此为题材,描写一个人坐火箭在太空飞行回来,发现自己还年轻,孙子已经成了老人。事实上,时钟的慢动和尺子的缩短只是狭义相对论的几个结论之一。意思是当物体高速运动时,运动物体上的时钟变慢,尺子变短。时钟走得慢,尺子变短的现象,是时空随物质运动而变化的结果。狭义相对论的另一个结论是,质量随着运动速度的增加而增加。实验中发现,高速运动的电子质量大于静止的电子质量。
狭义相对论效应根据狭义相对论的原理,惯性系是完全等价的,所以在同一个惯性系中有一个统一的时间,叫做同时性,而相对论则证明了在不同的惯性系中不存在统一的同时性,即两个事件在同一时间在一个惯性系中可能是不同的。在未来的广义相对论中,我们可以知道,在非惯性系中,时间和空间是不统一的,也就是在同一个非惯性系中,没有统一的时间,所以统一的同时性是不能成立的。相对论推导出不同惯性系之间的时间进度关系,发现运动惯性系的时间进度较慢,称为钟慢 效应。一般可以理解为,运动的钟比静止的钟走得慢,越走越快,越走越慢,接近光速时,几乎停止。
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