时间在变慢吗?
这个问题好! 先摆结论,时间不会变慢,“时间变慢”是狭义相对论的特有现象。广义相对论中不存在“时间变慢”(及类似说法)。
狭义相对论中的时空是绝对的、客观的被称之为闵科夫斯基空间(Minkowski space)的4维时空,其数学基础源于黎曼几何;而广相是在更一般的时空结构的基础上发展而来的。
狭义相对论中说,当物体运动时,时间的流逝会变慢。但这只是说运动物体的感知时间流逝会变慢——即对于运动的观察者来说,他感知的流逝时间是变缓了,这会导致他错误的认为自己老了(年龄大了),而实际上是他的运动使时间本身变缓了——从绝对意义上看,任何时刻都一样,都是瞬间。
这是基于这样的假设:所有参考系都具有相同的物理学定律(包括爱因斯坦方程)。这里所谓的“相同”是指对所有于其中运动的观察者而言,无论他的运动多么怪异(做曲线运动甚至反向运动)或他的运动速度多么接近光速,所遵循的物理定律都是一样的。换言之,对于所有的观察者(不论他的运动状态如何),爱因斯坦方程都是成立的。在这种情况下,上述的“时间变慢”才会成立。
所以问题在于,是否所有的参考系都具有相同的物理学定律呢?答案是肯定的,这就是著名的“等价原理”。基于这一原理,爱因斯坦推导出了著名的等效原理和广义相对论的两个基本假设。这两个基本假设是等效原理的推论。
第一个假设是等价性假设:对于一切观测者(不论他的运动状态如何),等价性定理都成立。第二个假设是等效原理:物质的存在及其运动导致时空弯曲,运动时钟变慢。
基于这两条假定才能推导出后来被证实的广义相对论的所有结果。 所以,广义相对论中讨论的运动时钟没有所谓变慢一说!