什么是钟慢效应

钟慢效应，又称时间膨胀、爱因斯坦延缓，是狭义相对论的一个重要结论。按照相对论的解释，这是因为物体的运动使时间变慢了。其实并非如此。根据统一论力学模型，同样可以得出一个时间变化的公式，与“钟慢效应”公式完全相同，即t=t 。但它是表示一个存在体运动时在时间维上发生了(t -t)的“位移”，与存在体在空间维上的位移是对应的。不仅如此，统一论发现，存在体运动时还会在心理维上发生“位移”。在统一论中，“钟慢效应”被表述为“时间位定理”。具体计算方式： 其中t0是原时，v是速度，c是光速。 由公式可得，当v逐渐增大，t逐渐增大，时间逐渐膨胀。因此有人猜测，v=c时，时间会停止当这也是“如果你的速度过了光速，时间就会倒流”这一推论的由来。由于光速无法达到，时间永远不可能倒流。 引力场对原子的运行有阻尼作用，能量的消耗形式为引力波。在引力场中，原子能量的消耗速量与原子的运行速度成正比，与引力场强成反比。何物体在引力场中自主的运行，在速度大于万有引力加速效的时侯，都要受到万有引力场的阻尼作用。形式表现为减速，能量的交换办法为引力波。任何在引力场中运行物质的速度、小于万有引力加速效的时候，都要受到万有引力的拖曳作用，形式表现形式为加速，能量表现形式为引力场拉伸。 由此也可以说明，钟慢效应是万有引力场的阻尼结果，与钟的运行速度成正比，速度越快，钟慢效应越明显。

提起狭义相对论，很多人马上就想到钟表慢走和尺子缩短现象。许多科学幻想作品用它作题材，描写一个人坐火箭遨游太空回来以后，发现自己还很年轻，而孙子已经变成了老头。其实，钟表慢走和尺子缩短只是狭义相对论的几个结论之一，它是指物体高速运动的时候，运动物体上的时钟变慢了，尺子变短了。钟表慢走和尺子缩短现象就是时间和空间随物质运动而变化的结果。狭义相对论还有一个质量随运动速度而增加的结论。实验中发现，高速运动的电子的质量比静止的电子的质量大。

爱因斯坦提出“钟慢效应”，超光速时间会变慢？让一切都被改变！

钟慢效应 匀速切变变换与电磁学的不自洽　　到19世纪末，以麦克斯韦方程组为核心的经典电磁理论的正确性已被大量实验所证实，但麦克斯韦方程组在经典力学的伽利略匀速切变变换下不具有协变性。而经典力学中的相对性原理则要求一切物理规律在伽利略匀速切变变换下都具有协变性。
　　为解决这一矛盾，物理学家提出了“以太假说”，即放弃相对性原理，认为麦克斯韦方程组只对一个绝对参考系（以太）成立。根据这一假说，由麦克斯韦方程组计算得到的真空光速是相对于绝对参考系（以太）的速度；在相对于“以太”运动的参考系中，光速具有不同的数值。
　　但斐索实验和迈克耳逊－莫雷实验表明光速与参考系的运动无关 [编辑本段]狭义相对论的诞生　　爱因斯坦意识到伽利略匀速切变变换就是牛顿全部经典时空观的体现，如果承认“真空光速独立于参考系”这一实验事实为基本原理，可以建立起一种新的时空观（相对论时空观）。在这一时空观下，由相对性原理即可导出洛仑兹匀速变换。1905年，爱因斯坦发表论文《论动体的电动力学》，建立狭义相对论，成功描述了在亚光速领域宏观物体的运动。
　　狭义相对论的基本原理 [编辑本段]狭义相对论前提（假设成立的条件）　　在所有惯性系中，真空中的光速都等于299792458 m/s，与光源运动无关。这是狭义相对性原理或光速不变原理。
　　（见 大学教材《普通物理学1》，爱因斯坦是这样论述的：任何光线在“静止的”坐标系中都是以确定的速度 c运动着，不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。见爱因斯坦著《论动体的电动力学》)
　　在所有惯性系中，物理定律有相同的表达形式。这是力学相对性原理的推广，它适用于一切物理定律，其本质是所有惯性系平权。 [编辑本段]狭义相对论推论　　迈克尔孙-莫雷实验证明了相对地球运动的光介质不存在。
　　狭义相对论，是仅描述平直线性的时空（指没有引力的，即闵可夫斯基时空）的相对论理论。牛顿的时空观认为运动空间是平直非线性的时空，可以用一个三维的速度空间来描述；时间并不是是独立于空间的单独一维，而是空间坐标的自变量。
　　狭义相对论同样认为空间和时间并不是相互独立的，而它们应该用一个统一的四维时空来描述，并不存在绝对的空间和时间。在狭义相对论中，整个时空仍然是平直线性的，所以在其中就存在“全局惯性系”。狭义相对论将真空中光速为常数作为基本假设，结合狭义相对性原理和上述时空的性质可以推出洛仑兹匀速变换。 [编辑本段]时间膨胀简介　　时间膨胀（爱因斯坦延缓）当物体运动时，它内部所有一切的物理化学变化反应都会变慢的这种假说，就是时间膨涨(简称时慢)。时慢假说认为等速运动的物体带在身上的时钟，用静系观察者的时钟去测量,不论运动方向,测量结果动钟都随着运动速度增加而变慢.动系的时间膨涨率=洛仑兹因子,爱因斯坦利用毕氏定理以及假设光速对任何相对等速运动的观察者都一样就推论出:动钟计时值t'=静钟计时值t/洛仑兹因子假如有一个绝对静止系，显然,我们就可以测得各种物体的绝对时慢。所以处于相对静止系的我们，所得之一切时慢之观测值，都是相对时慢的观测值。例如由洛仑兹Transformation的假说去推论,在动系的观察者就测量出静系的时间膨涨:t'=洛仑兹因子t,同时也测量出静系的长度缩收:x'=x/洛仑兹因子.注意:这里假设的时间膨涨率，绝非只因为多普勒效应让时频变低的视值。假设的时间膨涨率只跟受测物的相对速度有关，与近接或远离的方向无关。远离的多普勒效应时频视值[Fr=(C/(C+V'))F]是变慢的，但近接的多普勒效应时频视值[Fa=(C/(C-V'))F]是变快的。按照爱因斯坦延缓假说,对静系观察者来说不论近接或远离,动系通过一段固定距离的时间都加长了.也就是说通过那段固定距离的动系速度V'被静系观察者计算成比较慢的V,慢率是洛仑兹因子,V=V'/洛仑兹因子.所以静系观察者所测出的多普勒效应被爱因斯坦延缓假说修改成为:Fr=(C/(C+(V'/洛仑兹因子)))F和Fa=(C/(C-(V'/洛仑兹因子)))
　　但是，我们并未在相对论推导中看到爱因斯坦对多普勒效应做任何说明，所以本段的观点，与爱因斯坦相对论不同，是对相对论问题的一个补充说明，不代表爱因斯坦考虑过多普勒效应。多普勒效应问题，也是一些人质疑相对论的主要论据。 [编辑本段]时间膨胀计算及推导　　设s系为本征参考系。在s系中有一段时间差δt，即A(x1,ict1)，B(x2,ict2)。在s'系中，时间差即为坐标在ict'分量上的差，即
　　钟慢。
　　在坐标上看，时间轴与空间轴的情况十分类似，但“尺”是本征系最长，“钟”是本征系最快，初学者往往难以理解。这涉及时间差与长度的测量。
　　测量时间差时，只需在同一系中记录两点（四维点）的时间坐标再求差即可，与其空间位置完全无关。
　　而测量长度时，要求在测量系中必须同时测头尾坐标，再求空间坐标之差，这两点在测量时本征参考系的时间坐标可以不同。但由于在本征参考系空间位置不变，故要算而非（在s系可以看出，B在任何时刻都不在B*）。
　　事实上，也可以测量不同时的空间坐标差，但这就不是长度了，也不具有明显的几何意义。 [编辑本段]实践检验　　1横向多普勒效应实验
　　2高速运动粒子寿命的测定
　　3携带原子钟的环球飞行实验 [编辑本段]时间膨胀原理　　如果一个钟，以0.5倍声速从原点远去，我们会听到什么现象呢？
　　一秒钟时，它距离原点0.5声秒距离报1秒，但这个事件我们在原点听见，需要再过0.5秒，于是我们发现，在本地钟1.5秒时，远处的钟报1秒，本地钟3秒时，远离的钟报2秒，也就是我们在忽略信号传递时间时，误以为远去的钟慢了。而且速度越快，钟慢得越厉害。
　　假设有一把尺长1声秒，而我们的测量地面上有一无限长尺子固定不动，运动尺头尾各有一个探测装置，在探测到与地面某一尺刻度重合时，用声音报出该刻度，我们在地面尺原点接收声音。尺匀速运动逐渐远离，当尺尾报0声秒时，尺头已经距离我们1声秒，而这个距离，要1秒后我们才能收到；当尺尾到1声秒距离时，尺头到2声秒，还是要在我们收到尺尾报1声秒后1秒，我们才能收到尺头报2声秒，于是我们会直观的认为，尺尾先到刻度，尺头后到达它本应立刻到达的刻度，感觉好象远离的尺，缩短了。而且运动速度越快，感觉短的越厉害。
　　超过声速理论上我们将追上钟以前发出的声音，也就是先听到钟敲3下，报3点，再听到钟敲2下，报2点，然后听到钟敲1下，报1点，这就是超过声速时间倒流现象！
　　钟慢、尺缩、超光速时间倒流现象，都可以用声音试验做出结果，没有什么经典理论解释不了的问题，这只能证明爱因斯坦的结论有问题，他忽略了测量速度的问题，把现象当成了物理本质。照本文方法解释相对论，双生子悖论、子回到未生时杀父悖论都不存在。
　　分析：
　　观测速度的限制确实会导致“同时”的相对性，但“同时”的相对性并非只是由于观测速度受限。相对论可以从两个层次上解释“同时”的相对性：
　　一、由于信号传递的速度不能无限大，而是必须限制在光速以下，所以严格说来，“同时”与否是无法判断的。
　　二、就算信号传递的速度可能无限大，或者不考虑信号传递所花费的时间，“同时”仍然是相对的，它取决于观察者所在的惯性系。
　　我们可以打个比方，用二十世纪另一大科学发现——不确定性原理——来说明这个问题。
　　海森堡的不确定性原理也可以从两个层次上解释粒子的不确定性：
　　一、由于观测一个粒子必须使用光，而光一定会对粒子产生干扰，所以我们无法准确观测到一个粒子的位置和动量。
　　二、就算我们能避免光的干扰而观测粒子，我们仍无法同时测得一个粒子的准确的位置和动量，因为不确定性乃是粒子的本性之一，与观不观测无关。
　　海森堡的高明之处就在于，他在提出不确定性原理时，这两个层次都提到了；而爱因斯坦则重点阐述“同时”相对性的第二个层次。所以今天没有人以观测的原因质疑不确定性原理，却有一些不理解相对论的人以此质疑相对论。
　　（答复：只要扣除信号传递时间，同时是可以判断的，否则全世界的原子钟将无法校准，信号速度无穷大，则同时不再有相对性，距离事件任意远处的测量者，与事件旁边的人得到同时结论。