​怎么用生活所见，完全搞懂高速运动时间会变慢？

怎么用生活所见，完全搞懂高速运动时间会变慢？

生活中的一切物体变化都属于低速范畴，时间变慢最起码要达到光速的百分之一才会有显现。不过这个事，也不需要用太尖端的物理知识来理解。比如用生活中的火车、小汽车来举例，做一个思维实验也是可以解释清楚的。

时间变慢源于爱因斯坦狭义相对论中的钟慢效应，而整个狭义相对论的推导主要基于两条公理：

（1）在不同惯性系，物理规律都是相同的。

（2）光速不变：在不同惯性系，光的速度恒定为c。

钟慢效应也基于这两条公理，其定义是在不同惯性系下的观察者，时间流速不同，高速运动的物体，时间流速会变慢，下面举例子说明。

高速列车

随着科技的发展，在2100年，我们终于迎来了我们的1/2光速高铁，但随着高速的出现，出现了一个时间问题。

(1)一辆高铁以1/2光速行驶，在高铁上的乘客看了列车里的时钟，从起点到达终点，列车运行了1小时。

(2)但是列车时刻表上写着是需要行驶1.15小时，并且起点的管理人员，在高铁出发时电话告知了终点管理人员时间，终点管理员也的确发现列车在1.15h后准点进站。

问题来了，列车上的乘客和地面上的人员所观察到的时间，相差了0.15小时，那列车到底是行驶了1小时，还是1.15小时？

高铁上的乘车看的是高铁上的时间，地面上的管理员和列车时刻表指的地面上的时间，而高铁相对于地面高速运动。两个参考系有时间差，说明时间的流速并不相同。

在我们日常生活中，我们做高铁速度达到300km/h，即100m/s，并不会发生从高铁上下来，手表和地面上的表就对不上的问题。那1/2光速的高铁上到底发生了什么?下面我们做个小实验，清晰的了解一下，高铁上的时间和地面上的时间有什么关系。

光速与时间

我们假设一辆小车在你面前匀速行驶而过，小车底部有个射灯，当小车从A行驶到B时，小车底部的灯射出的光线，正好从底部射到了车顶。

然而车外的你和车内的驾驶员看到的情况并不一样，在车内观察到的情况是一束光线由车底射到顶部为一条直线。

而你站在路边，因为小车移动了，小车顶部位置发生了偏移，所以在你看来却是一条斜线。

基于狭义相对性光速不变的公理，无论是车内竖直方向上的光速，还是地面你看到的光速都为c

，对于现实生活中，正常来说这件事应该是同时发生的，即t=t'。车内驾驶员看到的光线的路径为竖直方向，距离ct'，小车行驶为vt，我们发现地面观察者看到光线运行的轨迹ct为三角形的一条斜边。显然 t 不等于 t' 。

我们所认为的同时发生的事件，在车内观察者和地面上的你看来，时间竟然不相等。问题出在哪了？

现实生活中，汽车的速度远远小于光速，那么上图画的肯定是有问题了，底边与斜边的比为光速与车速的比。如果车速是100m/s，光速是3x10^8m/s，那么比值为1/（3x10^6），这个数近似于零，底边应该很短才对。

由此可知当汽车速度远远小于光速时，直角边等于斜边，所以在日常生活中，我们可以无限约等于同时发生。不过这只是代表与光速相比，我们实在太慢，并没有感受到时间差，但并不代表底边不存在。

当小车变成飞船，达到高速运动状态，我们就可以感受到飞船内的时间变慢，我们可以通过三角形勾股定理计算出，t 与 t' 的关系。

由此我们可以发现，无论是图形，还是公式，都可以发现速度和时间是由有关系的。当现实生活中，我们的小车行驶速度远远小于光速时，v^2/C^2趋近于0，t和t'误差实在太小 ，忽略不计，所以事情近乎于同时发生。

时间变慢

而当高铁的速度为1/2光速时，产生的误差就无法忽略不计了。我们可以计算一下试试看：

v = 1/2c √￣1-（v^2/c^2)= √￣3/4 √￣3=1.732

t' = 1h 可以求出t=2/√￣3=2/1.732=1.15h

也就是高铁行驶1小时，地面上过去了1.15小时，高速运动的高铁，时间变慢了。

如果对面上有观察者能看到车内的情形，那么他会观察到车内所有的事物都在减速播放，就像是我们看视频可以设置0.5倍速，0.75 倍速，准确的来说此时高铁上为0.87倍速（1/1.15=0.87）播放。因为减速播放，所以原来1小时的高铁“电影”，现在需要播放1.15个小时。

时间凝固

小车越快，时间变慢越明显，当小车的无限趋近于光速时，那么同为时间 t，小车速度无限接近c的底边将和斜边光速c无限接近，三角进行底边和斜边近乎于重合，直角边将无限趋近于0，因为光速不变，直角边为ct',也就是说车内的时间 t' 将无限趋近于0。

这个数学结果翻译过来的现象就是小车无限趋近于静止，时间凝固，车内一瞬间，车外地球已经演化了，宇宙已经热寂了，就好像播放器按了暂停键，“电影”永远定格在那个画面。

为何会这样？因为作为万物变化的量度——时间，与空间是互相存在的，而不是独立存在的，它们的组合用来描述物体的变化的快慢，比如速度，而光速不变制约了变化的快慢（速度）。