有人提問(wèn)：光速和時(shí)間有什么關(guān)系？為什么說(shuō)達(dá)到光速時(shí)間停止？
要回答這個(gè)問(wèn)題，我們需要建立參照系的概念。要表明空間中一點(diǎn)的位置，我們需要選一個(gè)參照系，或者叫坐標(biāo)系，比如在3個(gè)兩兩垂直的方向上分別給出相對(duì)于原點(diǎn)的距離?？梢詫⒆鴺?biāo)系想象成一個(gè)虛擬的沿3個(gè)方向的標(biāo)尺。如果坐標(biāo)系變了，那么這3個(gè)距離也變了。所以空間坐標(biāo)是相對(duì)的。但是我們知道兩套坐標(biāo)之間怎么聯(lián)系，或者說(shuō)怎么變換的。
現(xiàn)在我們想象坐標(biāo)系勻速運(yùn)動(dòng)起來(lái)。通過(guò)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的原點(diǎn)相對(duì)于靜止坐標(biāo)系的坐標(biāo)（隨時(shí)間變化），就可以知道同一個(gè)點(diǎn)的兩套空間坐標(biāo)之間的關(guān)系。在相對(duì)論誕生的時(shí)代之前，人們認(rèn)為，在這兩個(gè)坐標(biāo)系中的時(shí)間都是一樣的。這與日常生活中的經(jīng)驗(yàn)是一致的。我們?cè)陲w機(jī)火車上的時(shí)間與在地面上的時(shí)間是一樣的。但是在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的參照系中的速度當(dāng)然不一樣。
后來(lái)，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，光速在任意參照系都是一樣。這是愛(ài)因斯坦相對(duì)論的前提，也是實(shí)驗(yàn)表明的。為了保證這一點(diǎn)，可以推導(dǎo)出，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系的時(shí)間和空間坐標(biāo)都要有變換了。
對(duì)于運(yùn)動(dòng)物體來(lái)說(shuō)，它相對(duì)于自己的空間坐標(biāo)保持為零，它自己經(jīng)歷的時(shí)間叫做固有時(shí)間，比如跑步中的你自己每次心跳的時(shí)間，這與光速無(wú)關(guān)。但是，相對(duì)于其它坐標(biāo)系，比如地面，它的時(shí)間就是變化的，與光速有關(guān)。
具體公式很簡(jiǎn)單。我們用a代表物體運(yùn)動(dòng)速度除以光速。a的平方不超過(guò)1，1減去它是個(gè)小于1的數(shù)（因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)速度不能超過(guò)光速），開根號(hào)仍然小于1，記作b。運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系中的時(shí)間就等于固有時(shí)間除以b，結(jié)果大于固有時(shí)間。當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)，運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系中的時(shí)間幾乎與固有時(shí)間相等，所以我們通常觀察不到二者的差別。另外一方面，運(yùn)動(dòng)的速度越接近光速，b就越接近0。一個(gè)有限數(shù)除以0等于無(wú)窮大。所以運(yùn)動(dòng)的速度趨向光速時(shí)，運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系中的時(shí)間就趨向無(wú)窮大，通俗地說(shuō)就是“時(shí)間停止”。
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