相对论中时间为何会变慢？初中知识就可以解答！
宇宙探索 1周前(加微信：yzts111111，拉你进微信群，一起探索宇宙奥秘）中国古代的宇宙观与世界观，可以从中文的“宇宙”、“世界”等词语里找到线索。《庄子》：“上下四方曰宇，往古来今曰宙。” 世界的世指时间，界指空间，追溯其源头乃出于佛教。因此空间和时间构成了“宇宙”和“世界”。探索宇宙是人类永恒的话题，从古至今无数人提出了各种假说，你也可以提各种假说，只要能自圆其说就能成就一方哲学。如果要到科学层面，需要有严谨的数学推导和证明并将其量化。伟大的爱因斯坦基于光速不变，提出狭义和广义相对论，数学上一统时空。如果你还想提出假说，就必须要理解相对论说啥了。相关资料网上很多，本文做一些重点总结，只求模型观，不求量化推导，算是科普。古人云：物理不是物理学家的私藏，而属于全人类！在接近光速运行的空间里，时间会变慢引用一个经典的教科书上的例子来解释为什么时间会变慢。下图为一虚拟实验，A和B为两面镜子，相距为L，光子一面镜子发射到达对面的镜子，再返回，则可以测出光速。
但如果空间以接近光速匀速运行，我们沿着与空间运行垂直的方向设置两面镜子。如下图所示，朝右运行。则光子从A到B再回到A的距离变成了斜线。如果光速不变，距离L不变，那只能是时间变慢了。
推导
结论整个过程连起来就是下图的效果，注意蓝色点。因此，就有著名的经典场景：如果某年轻人坐接近光速的宇宙飞船若干年回到地球，该乘客还依然年轻，而当年的同龄人已是老年。因为接近光速的宇宙飞船上时间变慢。
时间因光速而存在如果乍眼看，似乎反自然规律，别急，耐心容我解释一下。我们可以这样来理解：万物(包括宏观微观物体)都在运动，运动带来位置的变化，不妨把这变化理解为小粒子们的组成的状态改变，而时间就是用来描述物体们从一个状态变成另一个状态。所谓的时间快慢就是状态变化的快慢。而“快”与“慢”都是相对光速而言的。也就是说，上面例子里宇宙飞船上的年轻人之所以还年轻，是因为宇宙飞船上的粒子运动比较慢。那为什么光速是恒定的？首先这个问题本身就很有问题，会误导大众。简单的回答是，时间是以光速为参照而存在，且是该宇宙的极限速度。根据相对论，质量能量守恒的原理，换句话说，质量能转化能量，而速度跟能量有关。如果把质量全都转化为能量了，则速度是极限。这个极限就是光子，因为光子没有质量。所以，质能转化是宇宙或自然的规律，光速是宇宙或自然的特征。如果存在另一个不一样的宇宙，只要算一下质量转化成能量，还有光速，就能了解那个宇宙不一样的“时间”，也能比较宇宙们的异同。因此造世主只要定义了光速，就定义了宇宙。啊，神呐。圣经《创世纪》第3节：神说，要有光，就有了光。空间是光的轨迹几乎万物都有质量，也有所谓的万有引力。另一种现代物理的理解是，物体质量影响空间结构，构成势能，使得有质量的物体会互相靠近，营造出“水往低处流”的场景，如下图。这个叫做“引力场”。而光在靠近大质量的物体时，会产生弯曲。这里要注意一下，所谓的“弯”和“直”，都是相对的。为什么说两点之间直线最短？那是因为人们生活经验主要靠光来观察事物，而光按照直线运动(比如瞄准或者挡太阳)。换句话说，光怎么走，人们所认识的直线就长什么样，虽然现实中大家已习惯“本末倒置”了。
再遥望浩瀚外太空，星系如尘埃不可数。若论分布，有些密集，有些稀疏，有些想对高速运动，有些想对低速运动。有些地方，光线轨迹是直的，但有些地方可能是歪歪扭扭的，有些地方时间走得快，有些地方时间走得慢。如果沿着光线穿越外太空，就有点如下图所示。而每个小空间所观察到的光线都是该空间的“直线”。回到篇头的例子，高速空间里之所以时间变慢，是因为光线走斜线(不是直线)路远，而导致该小空间里的粒子都变慢，因而变化慢，致使时间变慢。
有人说“时间是按光速朝一个方向运行”，“光速就是空间的半径”，这些都是很形象的。空间的变换可以用洛伦兹变换，对其数学公式推导有兴趣者，强烈推荐看一下百科介绍，思路颇为精妙。再用两个比喻来说明时间与光速。堵车的地段车速慢，不堵车的地段车速快，如果两个同一里程出发，在两个不同地段行驶，这个时候两个司机通电话互报里程表，对堵车地段的车来说，里程就少，另一车里程就多。里程就是时间。两台计算机同时开始跑一样的程序自动打单机通关游戏，一台计算机的cpu计算能力强，另一台相对弱，如果到某个时刻两台计算机相遇，快的计算机已经花费了更多的cpu cycle达到了后面的游戏关卡。这里的cpu cycle就是时间。超光速？光速是宇宙的极限速度，因为光子零质量，所以速度最快。但空间是可以“扭曲”的，构成一些“虫洞”。这样能通过走捷径做到比光子更早到达目的地，但并不是突破光速极限。不过目前似乎没人知道怎么构造虫洞。有人说是“暗物质”，通过“负能量”能做到。还有些人说利用量子物理的一些神秘莫测的特性构造虫洞。期待，那将是物理学开脑洞的另一个里程碑。未来的星际旅行瞬间转移就靠它了，哈哈。
回到过去？比光更早到达目的地不代表能回到过去。如果把时间理解为物体变化的纪录片，如果能把物体还原，比如通过神奇的“负能量”让粒子沿反方向或者彻底重构，那就是回到过去了。或者有些平行宇宙的理论，跑到另一个宇宙去，这个是另一种完全不同的宇宙观了。喜欢此内容的人还喜欢它是太阳系最大的卫星，是人类潜在的生命家园！它是太阳系最大的卫星，是人类潜在的生命家园！...宇宙探索不喜欢确定宇宙起源到底是什么？一起探索7个有意思的理论！宇宙起源到底是什么？一起探索7个有意思的理论！...宇宙探索不喜欢确定深层解读：量子力学与广义相对论为何无法统一？爱因斯坦也未曾做到！深层解读：量子力学与广义相对论为何无法统一？爱因斯坦也未曾做到！...宇宙探索不喜欢确定