为什么运动的时钟要比静止的时钟行使得慢?

为什么运动的时钟要比静止的时钟行使得慢?

1905年,伟大的科学家爱因斯坦提出了狭义相对论,从根本上动摇了原有的时间观念.他指出,两件事发生的先后或是否“同时”,在不同的观察系统看来是不同的.量度物体长度时,将测到运动物体在其运动方向上的长度要比静止时缩短；与此相似,量度时间进程时,将看到 运动的时钟要比静止的时钟走得 慢…… 时钟变慢,简单地说,就是运动的钟比静止的钟走的慢.说的详细点,还要加个前提,就是在静止的观察者看来,运动的钟比静止的钟走的慢.难道是说,当我乘飞机时,我的手表就会鬼使神差地变慢了吗?但如果要慢,大家的手表都一样慢,那我又怎么会知道它变慢了呢?那就没有变慢,可你不是明明说了运动的钟走的比静止的钟慢,难道我和手表不是在运动中?还是因为相对于飞机是静止的?要真正搞明白,还得弄清楚什么是运动的钟,什么是静止的钟,以及什么叫在……看来.好吧,现在就以乘飞机为例,并且只使用一只钟来说吧.首先,当这只钟放在地面上时,这只钟的时间是相对于地面的而言的,而相对于地面表示是由地面观察者看到的,也就是说是在地面观察者看来的时间,这种情况也可以视作平常我们看待时间的感受.现在,拿上这只钟,乘上飞机开始愉快的旅行.那么,这时在飞机上的观察者看这只时钟的时间会是怎样的感受呢?看看时间,现在才过了一半,表明离目的地还有一半的行程,先睡一觉好了.这就是我的感觉,这和在地面上没什么不同.想想看,假如这只钟不能给我提供必要的时间信息,我还带着它干嘛?这对吗?不是说变慢吗?可以肯定地说,对,绝没有变慢.因为把飞机作为一个坐标系,这只钟相对于坐标系是静止的,此时,这只钟的时间是相对于飞机而言的,而相对于飞机表示是由飞机上观察者看到的,也就是说是在飞机上观察者看来的时间.这个时间和地面观察者看到的时间完全相同.也就是说,不论这只钟是在地面上还是在飞机上,在各自的坐标系里的观察者看来,流逝的快慢都是一样的,感觉也都是一样的.时间变慢体现在,如果是由地面上的观察者来看飞机上的时钟,那么在地面上的观察者看来,飞机上的（运动）的钟比它在地面上（静止）时变慢了.同样,如果是由飞机上的观察者来看地面上的时钟,那么在飞机上的观察者看来,地面上（运动）的钟比它在飞机上（静止）时变慢了.区别在于,这个时候飞机上的钟是静止的,地面上的钟是运动的,因为观察者变成了飞机上的观察者.相对于飞机上的观察者,飞机上的钟当然是静止的,地面上的钟当然是运动的,这有什么好奇怪的.上面的例子只是一只钟,如果是两只一模一样的钟,一只在地面上,一只在飞机上,那么结论依然是,在地面上的观察者看来,飞机上（运动）的钟比地面上（静止）的钟走的慢.同样,在飞机上的观察者看来,地面上的（运动）的钟比飞机上（静止）的钟走的慢.这里的区别也和上面一样,观察者发生了角色变化,引起时钟的运动状态也发生了变化,运动的变成静止的,静止的变成运动的.这样的话,对于时钟变慢我们可以换一种表述：在相互运动的观察者看来,对方的钟慢了.一句话,既包含了静止的观察者又包含了运动的观察者,他们的结论是完全对称的.实际上,最简单的理解模式是这样：根据相对性原理,只要是惯性系,物理现象必定没有区别.没 有区别的意思是,无论在哪里你的感觉包括看到的、听到的等等都一样.设想,一个人在家里吃完早饭,然后乘上火箭去太空旅游,在中午吃饭的时候,如果他想喝汤,那么绝对不会因为有什么时钟变慢效应,老半天都喝不上一口汤而饿肚子,他自己的感觉与早上吃饭没什么两样.时钟变慢只反映在,假如是你在地球上看（最好架个望远镜,否则看不到的,呵呵）这个人喝汤的话,你会发现这个人喝一口汤就像电影里的慢镜头一样,汤很缓慢地在向他的嘴里流.结果,你的晚饭都吃完了,回头一看,他那口汤还没喝道嘴里.急人不是?特别地,你会看到,如果火箭的速度足够快,那口汤八成他是永远也喝不着了.——这个家伙会不会饿死?其实不会的,肯定不会的,百分之百不会的,否则的话,谁还敢旅行,是不是?归根结底,时钟变慢是由于同时性的相对性引起的,而同时性的相对性则来自于光速的绝对性,即来自于光速不变原理的限制.当我们说,你看我的钟慢了,我看你的钟也慢了,这种看钟慢的相互性则来自于相对性原理.这样说来,在钟慢效应中整个狭义相对论原理都是有所体现的.