钟慢尺缩

物理学概念

钟慢尺缩：亦称时慢尺缩。根据爱因斯坦的狭义相对论，特别是其中提出的钟慢尺缩论断。当一个物体运动速度接近光速时，物体周围的时间会迅速减慢、空间会迅速缩小。当物体运动速度等于光速时，时间就会停止、空间就会微缩为点，也就是说出现零时空。只有零静止质量的物体才能达到光速。没有物体可以超越光速。

区别一

钟慢、尺缩、时间倒流，都可以用声音试验做出类似的结果。在物理上被称为多普勒效应。

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，感觉好像远离的尺，缩短了。而且运动速度越快，感觉短的越厉害。

反过来，以超声速靠近原点时我们将先听到钟敲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！

区别二

然而，尽管看起来相似，多普勒效应和相对论中的钟慢尺缩有以下几点区别：

公式不同

观测者相对于介质静止时，多普勒效应的“钟慢”（或“钟快”）公式为，其中为声源相对于观测者的远离速度，接近时取负号，和分别表示观测者听到的时间和原有的时间，表示声速。而相对论中惯性参考系的公式为，为原有的时间，为声源相对于观测者的远离速度，为光速。

t的含义不同

在相对论中，的含义是首先先在观测者所在参考系中的不同点校对时间以使时钟同步。然后光源到哪里，就用哪里的时间。换句话说，光源到达A地方这个事件和到达B地方事件的时间间隔是指在观测者所在参考系中A地方和B地方的时钟所记录的事件的发生时间的差。而在声音实验中，的含义是声音传到观测者处的时间间隔。若在声音实验中采取相对论的含义，将得到；若在相对论中采取声音实验的含义，将得到光的多普勒效应公式。

多普勒效应中远离观测者时出现“钟慢尺缩”，接近观测者时出现“钟快尺涨”，这对应于公式中的正负号问题，而相对论无论接近还是远离都是钟慢尺缩，这对应于永远非负的。如果双生子中的一个以近光速往返，那么他（她）就会更年轻一些（老得更慢），这里的年轻是从细胞到记忆各个年龄指标的全面的内在的年轻。而如果只是以近声速往返，那么接近和远离的多普勒效应刚好抵消，两人年龄一致，只不过远离时听起来时间过得更慢，返回时时间听起来过得更快罢了。

在声速实验中可以出现超声速，其后果是简单的表象的“时间倒流”，就像你可以录音后随意地倒放录音一样，不会发生奇异现象，这对应于成为负数。光速实验中不可以超光速，这对应于负数开根号，洛伦兹变换直接崩溃。所幸

表明需要无限的能量因而不可能把静止质量为正的物体增加到光速，更不可能出现超光速现象。至于万一超光速了会发生什么，与之相关的理论都不完善，而且存在很多矛盾和误解，有待科学家进一步讨论。一种说法是，超光速将导致内在的时光倒流，因而可能导致因果关系颠倒。

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