飛船內的人變年輕和尺子收縮，是代謝變慢了，分子結構改變了嗎？

讀者對相對論的時間變慢和尺子收縮很感興趣。這聽起來很詫異，時間為什麼會變慢？這也是民科常以攻擊的地方，畢竟太違背常識了。

不管在北京，倫敦還是上海。此時此刻三個地點會發生在不同的事件同一時刻，張三在北京吃拉麵，李四在倫敦逛商場，王麻子在紐約上班。

宇宙中，總是有無窮多的事件在發生，小到電子運動，大到星系旋轉。我們該怎樣用數學描述某一事件發生的規律。

當然，憑藉著先天綜合判斷，我們會在每個事件中提取出發生的時間和地點。這就是時空。

空間是三維的，時間可算作第四維。如果要用坐標系描述時間的時空，就需要閔可夫斯基時空圖描述，當然今天的重點不在於此。

處於A地點的人要去觀察B地點發生的事件就需要觀察。

那如何觀察呢，無法就是依靠五大感官。嚴格來說，觀察到的事件並不是實時的發生的，而是延遲的！

在A點的人可以看B點發生的事件，也可以聽到B點發生的事件。

當然在A點的人有強迫症，他更喜歡看B點發生的事件，因為看比聽更快一些，看到事件的信息比聽到的事件信息延遲就短很多，畢竟光速遠大於聲速。

在夜晚，站在A點的人仰望星空，看到了仙女座星系，當他得知此時此刻看到的畫面只是仙女座星系250萬年前的樣子，他感到沮喪，因為他想了解到仙女座星系實時的樣子。

當時這是不可能的，因為觀察某一地點某一時刻發生的事件傳到你的感官中需要時間。

怎麼讓這個時間差最短呢？這就要求事件的信息傳遞需要最快的速度飛到你的眼前。而光速就是最快的信息傳遞速度。

所以光速不變原理也是狹義相對論的基本假說，並推理出光速是宇宙中最快的信息傳遞速度。

現在你站在地球上，宇航員開著透明的宇宙飛船飛出地球。假設不管飛船飛得多遠，你都可以看見飛船內部發生的事件。

你掏出來兩個電子錶，一個你帶手上，一個贈送給在飛船內的宇航員。

飛船未點火時，你看一下自己的時間是10：07分，在飛船內的弟弟電子錶也是10：07分。OK，此時還沒有異常。

沒多久，飛船開始點火，並加速飛離地球。那麼你要看見飛船內的電子錶的走動，就需要飛船內的燈光照在電子錶上(此時示數為15：30)，並重新反射光線。這個反射的光線就攜帶了15：30這一刻的信息。現在這個光線要傳到地球上才能被你看見。那麼當這束光線傳到你的眼中時，你手上的電子錶讀數又會怎麼樣呢？

先別急著下結論。一開始你倆的時間一樣，電子錶讀數也應該一樣。可現在飛船運動了。那我現在問你，你的時空坐標是(t0，0)，你看到的宇宙飛船的時空坐標是(t1，x)，

當宇宙飛船勻速直線運動時，飛船內的光線傳到你的眼中的時間差｜t0－t1｜是多少？

我想這也太簡單了，因為根據時空坐標，我們已經得出來你們相距為x。光線傳播的最快速度為光速c。

｜t0－t1｜c=x(c為真空中光速)。

於是時間差｜t0－t1｜=x/c，這個時間差可以推理到洛倫茲變換這就是t0=t1/(1-v2/c2)?因為c為常數，v是飛船的速度。飛船速度越快，看到的時間差就越大，甚至看到飛船內的自由落體都減慢了，所以你看到的宇宙飛船中的時間就越來越慢。

不過這個只是狹義相對論的研究範疇。也就是說宇宙飛船只能相對於保持勻速直線運動，一旦涉及到變速運動就是廣義相對論的範疇了。因為狹義相對論不涉及力，廣義相對論涉及力，變速過程體現的加速度就是力。

在狹義相對論中，地球人看到飛船內的時間變慢和尺縮只是運動學效應，其飛船內電子錶的機械結構沒有改變。你也可以在某種程度上認為成這只是一種視角把戲。

如果飛船不經過變速過程再回到地球，那麼飛船上的表和地球上的表走的一致，飛船上的人也沒有變年輕。

但是，這不可能，飛船不可能從零啟動到高速飛行不經過變速過程，飛船回到地球也得減速和反方向加速。

飛船內的人變年輕不是因為勻速直線運動運動導致的。飛船上的人看地球人時間也變慢了。但為什麼但飛船內的人回到地球，是宇航員變年輕了，而不是地球人年輕了呢？

關鍵的問題在於飛船變速過程就相當處於非慣性系了，就等效於在引力場中，這時候導致的時間變慢才是真實的身體細胞代謝變慢，是不可忽略。如果飛船僅是和地球人保持勻速直線運動，那麼地球人看飛船時間慢了，飛船看地球的時間也慢了。這種因勻速直線運動導致時間變慢是相對的，只有誰經歷了加速過程，誰都時間才真的不可逆的變慢了。

同理，飛船內的尺子的確沿著運動方向縮短了，勻速運動和加速運動都可以導致縮短！但是在勻速過程中，地球人看到的尺縮效應是運動學圖形的改變，而不是幾何圖形的改變，在這種情況下，尺子分子間距沒有改變，這只是觀察者效應。

但是在加速運動飛船內，尺子可能是真的收縮了，其分子結構也改變了！不過尺縮效應目前沒有直接的實驗驗證，目前可以通過μ介子的運動範圍間接證實了，另一個實驗是：高速運動的帶電粒子電離性增強，其較為理想的解釋就是尺縮效應。加速運動導致的尺縮效應或許是真的導致尺子分子的結構發生了改變。

說實話，我對這種現象也感到困惑。我個人只能通過洛倫茲變換推算出這種結果，其中蘊藏的本質性原理並不是很清楚。我查了好多SCI上的論文，也並沒有我想要的結果。我個人的理解是宇宙飛船內的尺子在變速過程就等效於處於引力場，這才導致尺子內的分子排列收縮，當然你也不必當真。

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