时间变慢的相对性（时间和长度的相对性）

我们每个人都在时间的不断流逝中度过一生，时间看起来在我们身边无处不在，与我们如影随形，甚至比我们的影子还熟悉。

但时间真的存在吗？很多人对此会感到困惑。

我们生活中的点点滴滴都留下了时间的痕迹，但关于时间的本质，至今没有谁能完全解释清楚，因为时间是一个相当抽象的概念，它看不见摸不着，永远不停地流动着，而且只有一个方向，那就是向前。

如今看来，虽然我们每天都感受着时间，但时间的本质并非像我们想象的那么简单。

那么空间呢？我们自认为非常熟悉的空间，真的如同我们感受的那样吗？其实说到底，我们不了解空间，正如我们不了解时间一样。

举个例子，在我们的传统观念里，空间是不变的，比如说一米就是一米，无论如何变换，无论从任何角度来讲，一米的长度都不会变。

但如今我们知道并不是那样，从不同的角度来讲，一米或许真的不是一米。

空间其实与时间是相辅相成的，两者不可分割，相互交织在一起。这就意味着，如果时间变了，空间（距离）也会跟着改变。

到这里你可能有点懵：怎么会这样？

答案在藏在那么我们每天都看见的东西：光，准确地说是光速，那个我们不能打破的宇宙极限速度。

因为光速不变，所以如果时间膨胀，那么距离（长度）必然会收缩。

上过小学的都知道，速度等于距离除以时间，如果速度不变，时间发生膨胀，距离当然会跟着改变。

下面详细来解释下。

在真空中，光速是30万公里每秒（这里取近似值）。假设你乘坐飞船以87%光速急速飞行（相对地球上的观察者），也就是大约26万公里每秒。

根据爱因斯坦相对论中的时间膨胀，你所经历的一秒钟（你的本证时间）在地球观察者眼里并不是一秒，而是两秒。这意味着什么？

在这两秒时间里，地球观察者看到你飞行的距离是52万公里，但是在你眼里你只飞行了26万公里，两者相差一半。

是不是感觉有点奇怪？其实没什么奇怪的。

这并不意味着你一秒钟飞行了52万公里，你的一秒钟是你的时间，而52万公里并不是你感觉到的飞行距离，而是地球观察者看到你飞行的距离，两个完全不同的参照系。

这也意味着，时间膨胀必然会感随着距离的收缩（尺缩效应），两者是同时进行的，或者说是等价的，而只有这样，才能保证不管在任何参照系下，任何物体都不能超光速飞行。

所以87%光速飞行的你，并不会感觉每秒飞行了52万公里，而仍旧是26万公里。地球观察者看到你飞行的一公里，在你眼里其实只是半公里。

这也是时间膨胀下的尺缩效应。同时也说明了一点：速度与观察者没有什么关系，不过时间和距离与观察者息息相关。

当你以亚光速飞行时，遥远的天体的确距离你更近了，同时，物体本身也会缩短。比如说，在地球观察者来看，亚光速飞行的你身高也收缩了，或许只有身高的一半（不到一米），但如果飞船上还有其他乘客，在他们眼里，你的一切都是正常的，因为你们处于同一个参照系，他们测量你身高的尺子同样会缩短。

还有一个更神奇的现象：假设你能瞬间达到亚光速，你会看到遥远星系（比如说距离地球250万光年的仙女座星系）的距离突然变短，或许只有100万光年甚至更近，这取决于你到底有多接近光速。理论上如果无限接近光速，你会看到仙女座星系就在你眼前，你可以瞬间到达仙女座星系。

是不是有点不可思议？

但确实是这样。这也是为什么光子到达任何地方都不需要时间，或者说，光子可以瞬间到达任何遥远的距离，哪怕是宇宙的边界。

这太违反我们的直觉了，但爱因斯坦的相对论对此早就有非常详细的表述，而且经过一百多年的不断验证，相对论确实符合科学家们对宇宙的观测结果。

而狭义相对论一个最为核心的思想就是：光速不变原理。光速不变并不是说光速在真空中吗，每秒30万公里，而是说在任何运动状态，任何参照系下，光速都是30万公里每秒。

比如说，一艘以90%光速飞行的飞船发出的光的速度仍旧是光速，而不是190%光速。

ε0为介电常数，μ0为磁导率

光速，只与真空的磁导率和介电常数有关，可以认为光速是时空的固有内在秉性，也是我们认知宇宙速度的一把标尺。宇宙中的一切看起来都在变化中，但总要有一个不变的东西当作执行标准，这个标准就是光速。

看起来确实有点奇怪，宇宙为何要用光速当作标尺呢？有时候大自然就是这样不可捉摸，就是这样违反我们的直觉。事实上，随着科学家们不断探索浩瀚宇宙，会有越来越多的现象违反人们的直觉，宇宙中隐藏着太多不为人知的秘密！