飞船内的人变年轻和尺子收缩，是代谢变慢了，分子结构改变了吗？|163

读者对相对论的时间变慢和尺子收缩很感兴趣。这听起来很诧异，时间为什么会变慢？这也是民科常以攻击的地方，毕竟太违背常识了。

不管在北京，伦敦还是上海。此时此刻三个地点会发生在不同的事件同一时刻，张三在北京吃拉面，李四在伦敦逛商场，王麻子在纽约上班。

宇宙中，总是有无穷多的事件在发生，小到电子运动，大到星系旋转。我们该怎样用数学描述某一事件发生的规律。

当然，凭借着先天综合判断，我们会在每个事件中提取出发生的时间和地点。这就是时空。

空间是三维的，时间可算作第四维。如果要用坐标系描述时间的时空，就需要闵可夫斯基时空图描述，当然今天的重点不在于此。

处于A地点的人要去观察B地点发生的事件就需要观察。

那如何观察呢，无法就是依靠五大感官。严格来说，观察到的事件并不是实时的发生的，而是延迟的！

在A点的人可以看B点发生的事件，也可以听到B点发生的事件。

当然在A点的人有强迫症，他更喜欢看B点发生的事件，因为看比听更快一些，看到事件的信息比听到的事件信息延迟就短很多，毕竟光速远大于声速。

在夜晚，站在A点的人仰望星空，看到了仙女座星系，当他得知此时此刻看到的画面只是仙女座星系250万年前的样子，他感到沮丧，因为他想了解到仙女座星系实时的样子。

当时这是不可能的，因为观察某一地点某一时刻发生的事件传到你的感官中需要时间。

怎么让这个时间差最短呢？这就要求事件的信息传递需要最快的速度飞到你的眼前。而光速就是最快的信息传递速度。

所以光速不变原理也是狭义相对论的基本假说，并推理出光速是宇宙中最快的信息传递速度。

现在你站在地球上，宇航员开着透明的宇宙飞船飞出地球。假设不管飞船飞得多远，你都可以看见飞船内部发生的事件。

你掏出来两个电子表，一个你带手上，一个赠送给在飞船内的宇航员。

飞船未点火时，你看一下自己的时间是10：07分，在飞船内的弟弟电子表也是10：07分。OK，此时还没有异常。

没多久，飞船开始点火，并加速飞离地球。那么你要看见飞船内的电子表的走动，就需要飞船内的灯光照在电子表上(此时示数为15：30)，并重新反射光线。这个反射的光线就携带了15：30这一刻的信息。现在这个光线要传到地球上才能被你看见。那么当这束光线传到你的眼中时，你手上的电子表读数又会怎么样呢？

先别急着下结论。一开始你俩的时间一样，电子表读数也应该一样。可现在飞船运动了。那我现在问你，你的时空坐标是(t0，0)，你看到的宇宙飞船的时空坐标是(t1，x)，

当宇宙飞船匀速直线运动时，飞船内的光线传到你的眼中的时间差｜t0－t1｜是多少？

我想这也太简单了，因为根据时空坐标，我们已经得出来你们相距为x。光线传播的最快速度为光速c。

｜t0－t1｜c=x(c为真空中光速)。

于是时间差｜t0－t1｜=x/c，这个时间差可以推理到洛伦兹变换这就是t0=t1/(1-v/c2)因为c为常数，v是飞船的速度。飞船速度越快，看到的时间差就越大，甚至看到飞船内的自由落体都减慢了，所以你看到的宇宙飞船中的时间就越来越慢。

不过这个只是狭义相对论的研究范畴。也就是说宇宙飞船只能相对于保持匀速直线运动，一旦涉及到变速运动就是广义相对论的范畴了。因为狭义相对论不涉及力，广义相对论涉及力，变速过程体现的加速度就是力。

在狭义相对论中，地球人看到飞船内的时间变慢和尺缩只是运动学效应，其飞船内电子表的机械结构没有改变。你也可以在某种程度上认为成这只是一种视角把戏。

如果飞船不经过变速过程再回到地球，那么飞船上的表和地球上的表走的一致，飞船上的人也没有变年轻。

但是，这不可能，飞船不可能从零启动到高速飞行不经过变速过程，飞船回到地球也得减速和反方向加速。

飞船内的人变年轻不是因为匀速直线运动运动导致的。飞船上的人看地球人时间也变慢了。但为什么但飞船内的人回到地球，是宇航员变年轻了，而不是地球人年轻了呢？

关键的问题在于飞船变速过程就相当处于非惯性系了，就等效于在引力场中，这时候导致的时间变慢才是真实的身体细胞代谢变慢，是不可忽略。如果飞船仅是和地球人保持匀速直线运动，那么地球人看飞船时间慢了，飞船看地球的时间也慢了。这种因匀速直线运动导致时间变慢是相对的，只有谁经历了加速过程，谁都时间才真的不可逆的变慢了。

同理，飞船内的尺子的确沿着运动方向缩短了，匀速运动和加速运动都可以导致缩短！但是在匀速过程中，地球人看到的尺缩效应是运动学图形的改变，而不是几何图形的改变，在这种情况下，尺子分子间距没有改变，这只是观察者效应。