一起读《时间简史》-14谁更慢?
上两集我们说了相对论中最著名的一个效应,时间膨胀。它暗示了时间不是绝对的,而是一个相对概念。不知道听完之后你有没有一种世界观被颠覆的感觉。
之后我们又讨论了相对论中一个看似矛盾但其实并不矛盾的问题,就是摄影师跟看台上的你谁的时间更慢。之所以有很多人会想不通这个问题,是因为还不习惯相对论中的思维方式,动不动就会站在一个旁观者的角度去看待事物。但其实这样一个旁观者是不存在的,也就是说没有一个客观的结论去告诉你谁的时间更慢。你在说谁更慢的时候,必须要指明是相对于谁而言的。
但这个时候你可能会问了,在现实世界中,两个人是可以比对时间的,为什么说无法确定谁的时间更慢呢?你说的没错,时间确实是可以比对的,方法也非常的简单,把各自的手表拿出来看一眼不就知道了吗?把不同手表的时间调成一模一样,分秒不差,这件事儿叫对表。我们在平时生活中就经常干这个事儿,特别是当一项工作需要分工的时候,大家就可以各自掏出手表调成同一时间,然后规定几分钟之内必须完成任务,最后在哪里集合。对表就是这个意思。所以看来这个问题其实是有答案的这一集我们就来彻底解决谁更慢的问题。
在我们的例子中,摄影师和看台上的你也可以干这个事儿。你们先在看台上对好时间,然后摄影师回到体育场内完成拍摄工作。等时间膨胀已经发生过了,摄影师再回到看台上跟你比对一下手表,看看究竟谁的时间过得比较慢。这样做确实是可以的,但问题就发生在对表这件事上请你仔细想一想,两个人要想对表,必须面对面各自涛出手表才能完成这个动作。这里的前提是两个人对表的时候,在运动状态上必须是相对静止的。你站在马路边上跟一个开车路过的人是没有办法完成对表这个动作的。但我们在讨论时间膨胀的时候,恰恰又要求两个观察者之间必须是相对运动的。
这里涉及到一个问题,就是相对论的两大部分和他们的应用范围。相对论分为狭义和广义两部分,我们之前讨论的都属于狭义的部分。为什么叫狭义相对论?从名字你就能猜出来,他能应用的条件是很有限的,他只能考察两个运动状态不变的观察者。比如我们例子当中的摄影师和看台上的你,你必须待在看台上不动。摄影师在拍摄的过程中也必须保持一个恒定的移动速度,你们俩观察彼此才会觉得对方的时间变慢了……