時間膨脹

時間膨脹是相對論效應(yīng)的一個特別引人注意的例證，它是首先在宇宙射線中觀測到的。我們注意到，在相對論中，空間和時間的尺度隨著觀察者速度的改變而改變。例如，假定我們測量正向著我們運動的一只時鐘所表明的時間，我們就會發(fā)現(xiàn)它要比另一只同我們相對靜止的正常走時的時鐘走得慢些。另一方面，假定我們也以這只運動時鐘的速度和它一同運動，它的走時又回到十分正常。我們不會見到普通時鐘以光速向我們飛來，但是放射性衰變就像時鐘，這是因為放射性物質(zhì)包含著一個完全確定的時間標(biāo)尺，也就是它的半衰期。當(dāng)我們對向我們飛來的宇宙射線M作測量時，發(fā)現(xiàn)它的半衰期要比在實驗室中測出的22微秒長很多。在這個意義上，從我們觀察者的觀點來看，M內(nèi)部的時鐘確實是走得慢些。時間進程拉長了，就是說時間膨脹了。
我們完全清楚，在平常的生活中看不出空間和時間有這種畸變。這是因為我們不涉及已接近光速運動的事物。事實上，相對論現(xiàn)象的特性由物體速度與光速平方之比這樣一個比率來決定。當(dāng)所研究的物體的運動速度超過光速的十分之一時，這個比率才變得重要，因為此時該比率增大到百分之一以上。這樣的高速領(lǐng)域幾乎只局限在高能物理學(xué)家們的經(jīng)驗中。由于我們通常不會涉及這樣高的速度，所以狹義相對論的許多結(jié)論都使我們感到驚奇。實際上，這些結(jié)論確實有些復(fù)雜，但早已證實了狹義相對論的完美，并且在處理低速運動時又幾乎嚴(yán)格地與我們所熟悉的物理規(guī)律一致。
時間膨脹對于未來的宇宙探索，旅行等都有巨大的作用，而它也不斷出現(xiàn)在科幻小說家的筆下，并有了許多優(yōu)秀的作品。