相对论随着速度增加时间变慢（相对论速度越快）

众所周知，相对论是爱因斯坦于1905年提出的理论，时隔现在已经一百多年了，但这个理论至今对大多数人来说仍然是那么的颠覆。

相对论中有一个速度越快时间越慢的效应，说的是假如有一艘火箭以0.8c（c为真空中光的速度）的速度在飞行，那么在这艘火箭上的时间就变的慢了，例如我们这过了10年，而在火箭上其实只有6年。在这里大家都会有这样一个疑问，如果以火箭为参照物，我们的飞行速度就是0.8c，那时间变慢的就是我们，飞船上的时间变的更快才对。那到底是谁的时间变慢了呢？

接下来小编就试着向您讲解清楚这个问题，先说答案，确实是飞船上的时间变慢了。

不过在证明这个问题之前还需得有以下的基础知识准备才行。

运动的物体时间真的会变慢吗？

有人会问我们真的能造出那么快的火箭吗？就算能造出，能让这火箭载人在太空中飞行10年吗？

当然，以目前的科技还造不出这样的火箭，并且根据伦理要求即使造出来了也不允许拿宇航员的宝贵10年时间去飞行，那时间变慢这是怎么证明出来的呢？答案是μ子。

一个μ子很容易、无缘无故地、就变成一个电子和两个中微子 —— 物理学家管这个过程叫“衰变”。基本粒子的衰变是个很奇妙的事情。粒子不会变“老”，衰变总是突然发生的，而且是严格按照一定比例的随机事件。μ子在静止坐标系下的半衰期只有2.2微秒，意思就是说，给你一堆μ子，它们每隔2.2微秒，就会死掉一半。

地球天空中的高速宇宙射线中就有μ子，它们一边冲向地面，一边衰变 —— 你可以想象，能成功活着到达地面的μ子，应该是很少的。

1941年，物理学家拿μ子验证了相对论。他们首先在美国华盛顿山的山顶上用仪器测量了μ子流的密度，他们专门统计那些速度是 0.994c 的μ子，看看在一定的面积内，一小时能收集到多少个这个速度的μ子。

华盛顿山的高度大约是2公里。这些μ子从山顶到达山底大约需要走6.7微秒。如果这些高速μ子的半衰期跟静止μ子一样，那么这6.7微秒可是好几个半衰期，山底收集到的μ子数应该是山顶的 8.5 分之一。

可是，如果相对论是对的，那么这些速度是 0.994c 的μ子的时间就应该变慢，它们的半衰期就应该变长，那么你在山底就应该收集到更多的μ子。这就相当于飞船上的一群宇航员，走了很远的距离本来应该几乎全死了，结果却没有死多少。

实验结果，山底收集到的μ子数是山顶的 1.3 分之一。这些μ子真的通过高速运动保持了青春 —— 这正是相对论预言的结果，数值丝毫不差。

1979年物理学家又做了一次实验，他们用欧洲核子中心的粒子加速器把μ子加速到了0.9994c，结果这些μ子的平均寿命就被延长了29.3倍！

相对论不但正确，而且非常精确。

运动的物体长度会收缩

物体长度因运动而收缩的效应。根据洛伦兹变换，当物体以速度v运动时，静止观测者测得物体沿运动方向的长度只有与物体一起运动的观测者沿该方向测得的长度（称为“本征长度”）的 倍（式中c为光速），即物体沿运动方向的长度收缩了。此效应只有当物体运动速度与光速可比拟时才显著。

同时是相对的

说到同时是相对的，就需要提到“事件”的概念，所谓事件，就是在一个特定的时间和地点发生的事情，它是一个非常本地化的东西。

图中中间那一点A，就是我们当前的这个事件A，图中用一个平面代表了空间。从A点向上，就是这个事件未来的时间，A 点向下，就是过去。在这个坐标系下，A 的过去和未来一目了然，它的“现在”，则是位于时间原点的一个平面。

有了以上的知识作为基础，我们就可以讨论开篇中所提到的问题了。

论证开始

假定有ABC三人，是三胞胎。A一直待在地球上，B一直呆在离地球有20光年的Gliese星球上，C乘着速度为0.8c的飞船从地球前往Gliese星球（之后称G星球），之后再以同样的速度返回地球。如下图所示：

现在定义三个事件：事件1：C和A在地球告别；事件2：C到达G星球和B见面；事件3：C回到地球和A见面。

以A为参考系

A和B是静止不动的，C的速度是0.8c，事件一发生的时候A、B、C的年龄是一样的，假定此时他们的年龄都是0岁，在A看来C要飞25年才能到达G星球。

因此事件2发生时A和B均是25岁，而C的速度是0.8c，他的时间会变慢，所以事件2发生时C为15岁。如下图所示：

事件2到事件3，C还需要飞25年。

因此事件3发生时，A、B均已经50岁了，C由于时间膨胀效应才30岁。

以上是以A为参考系得到的结论，现在我们以C为参考系，看看是怎么样的？

以C为参考系

在C看来，是C不动，而A、B以0.8c的速度在运动，既然在运动，那么A、B之间的距离则会收缩，他们之间的距离是12光年。

事件1发生的时候，A、C均是0岁，而B因为和C不在同一个坐标系中，根据公式Lv/c2（L是距离20，v是速度0.8）可算出他的年龄是16岁，如上图所示。

到事件2发生的时候，C看到的是12年的距离以0.8c的速度运行，需要用时15年，所以此时C的年龄是15岁，而A、B均是在高速运动，他们的时间要比C短，用时9年，此时A9岁，B是 16 9=25岁。如下图所示：

接下来，C要掉头回地球，在掉头的过程中，他的坐标系会发生一个变化。调头之前，是地球-G星球相对于C从右往左飞；调头之后，是地球-G星球相对于C从左往右飞。那也就是说，一旦调了头转换了坐标系，在C的眼中，再看A就好像事件1的时候看B一样，是远方的A比眼前的B大16岁。此时B是25岁，A就应该是25 16=41岁。如下图所示：

从事件2到事件3，C还是需要15年的时间，变成30岁。而高速运动的A则只需要9年。所以到事件3时A的年龄时41 9=50岁。

这个问题的重点在于那次掉头，掉头之前A还是9岁呢，掉头之后就直接变成了41岁，这里是很需要琢磨的。

因此，高速飞行的飞船，不管是以谁的视角，都是飞船上的时间变慢了。

结语：相对论是爱因斯坦通过光速不变的原理推演而来的，在现实生活中仿佛离我们很远，但它确实已经应用到我们的生活中了，例如天上高速飞行的卫星每年都得重新调整一下，仔细琢磨琢磨也会发现其中的很多乐趣的。