為什麼加速度使時間變慢？

01-05

謝邀

我之前在月球上時間的流逝是否比地球上慢？裡面（第一部分的答案）有提到過。這裡重新試著解釋一下。首先，以我們現在的科技可以達到的速度，根本不會讓我們明顯體驗到時間流逝的速度有變化。

我們都知道速度=距離 / 時間。同時，相對論也說到光的速度是個常數。

在下面第一張圖中（光子鍾），一個光子在兩面鏡子中來回。距離是上下直線，速度當然是不變的光速。

現在如果這個光子鍾放在一輛車上，這輛車左右來回的動。一個人坐在車上觀看這個光子鍾，另外一個人在旁邊觀看，兩人看到的就會有所不同。車上的人看到的當然還是光子上下來回。可是，旁觀者看到的卻是下面第二幅圖，光子似乎走著三角的路線。

兩人都對。但是，旁觀者看到光子的旅程很明顯比車上的人看到的光子的旅程要長。而且車左右來回的速度越快，旁觀者看到的光子的旅程就越長。

回到: 速度=距離 / 時間

光的速度當然是不變的。這裡距離改變了。所以唯一可以變化的，來保持這個公式還是對的，只有時間變化了。距離變長，時間就變短。距離變短，時間當然就變長。

車上的那個人所看到的光子的旅程很明顯比旁觀者看到的光子的旅程要短。所以車上的人的時間當然就長：也就是說他的時間流逝變慢了（相對旁觀者來說）。車的速度越快，他的時間流逝速度就越慢。當車的速度靠近光速，他的時間流逝的速度就靠近停止了。

如果樓主想不涉及複雜的數理運算和理論物理知識從而簡單粗淺地理解這一點的話，以下的解釋說不定可以使你豁然開朗。

假設有一個火箭正在以加速度為a向某一方向加速運動，為了使模型簡單，我們假設火箭的初始速度為0。這時有一束光線從火箭的O點垂直射入寬度為L的火箭。經過時間t，火箭向上飛行距離為 $S_{1}$ = $frac{1}{2} at^{2}$ 。光從火箭N點射出，可見，處在火箭內部的人A看來，光線是沿著O到N之間的曲線運動的， $S_{A}$ =c $t_{A}$ ，而對於火箭外剛開始相對於火箭靜止的B來說，光線雖然是從O射入，從N射出，但光走的距離是火箭的寬度L= $S_{B}$ =c $t_{B}$ ，相比於A看到的曲線要短。由於光速c無論相對於任何參照系都是不變的，且 $S_{A}$ &>L，因此， $t_{A}$ &> $t_{B}$ ，A感覺光走的時間要長於B，也就是說A覺得時間過的慢。愛因斯坦的廣義相對論中，把加速度和引力立場產生的加速度等同。這一點也很好理解，如上圖，如果a=g（地球重力加速度）的話，你就會覺得在火箭上和地球上沒什麼分別。現在我們想像一下，如果這個火箭的加速度a無限大的話，那麼這束光線就再逃不出火箭，就像被火箭吸住了，這就是我們所說的引力可以使光彎曲，引力足夠大連光都逃不出，黑洞。

借花獻佛，此處內容參考了《物理世界奇遇記》

時間的本質是反映階段性的物質變化的度量單位，時間是相對的。

舉個例子，假如一個星球上，任何物質在任何階段內，沒有任何相對運動（包括分子內部的電子），不會產生任何變化。那麼可以認定為該星球上時間是靜止的。

但是很明顯這樣的星球是不存在的。

正因為物質無時無刻不在變化，所以在記錄變化的階段性度量單位，正是時間。

那如何解釋加速度會讓時間變慢？

其實很好釋義，在廣義相對論的定義中，任何物質只能無限接近光速，因此在物質接近光速的過程中，自身的運動速度會變慢（包括新陳代謝的速度，電子環繞速度）。

因此，假設A在光速中運動，B在地球上運動。A 的新陳代謝（體內細胞運動，增殖死亡都會變慢）會比B慢的多。當A再次回到地球時，衰老程度遠不及B，即會有一種A 的時間比B慢的錯覺。因為A 的變化程度由於光速的原因，與B產生了巨大差異。

因而，速度越快，時間越慢。

簡單說下個人的理解，至於數學上的詳細推導什麼的樓上很多大腕都已經給出了，而且各種相對論的書記什麼的上面也都有，就不複製粘貼了……

數學推導思路：加速度使時間變慢的結論源於相對論，愛因斯坦的相對論中認為光速是一個常量，這裡所說的常量是說光速相對於任何運動的物體都是那麼快，比如，現對於地面以1m/s的速度運動的小球，先對於同向的1m/s的運動物體的速度就是0了；但是，光速不是的，不管參照系的運動速度多快，光速相對於它還是那麼快的。（至於為什麼，歷史上很多的試驗已經證明光速不管怎麼測都幾乎是定值，具體的原因嘛…………我也搞不清楚也）

相對論的基礎就是在這個光速不變原理上了，將經典物理模型中各種小球啊，方塊啊的運動都換成光量子的話，再加上光速為定值的條件，就會得出各種各樣有趣的結論了，其中之一就是運動使時間變慢。

非數學推導：拋開數學的證明來看待這個問題的話，可以這麼理解：根據相對論，運動的物體的質量與其運動狀態是有關的，運動的越快，物體的質量就越大（這是物體運動速度有極限的原因）。而隨著物體的質量變大，還是由於相對論，物體由於引力場的作用，會對周圍的時空產生扭曲（注意，是時空，時間和空間是不可分割的整體），而質量越大的物體，引力場越強，對時空的扭曲越嚴重，這就是所謂的尺縮鐘慢了。

這裡可以考慮一個模型，雖然只是感性上的模型，但還是有助於對其的理解。想想一塊富有彈性的布料，比如絲襪什麼的，將它展平，這就可以理解成是時空了，現在的時空是平坦的；現在在展平的絲襪上放上一個重物，由於重力的緣故，重物下垂，在絲襪上壓出了一塊扭曲的區域，這就可以看成是時空的扭曲了，由於引力場，時空被拉扯，變長，於是尺寸變大，時間長度也變長了。

以上都是個人的理解，才疏學淺，有什麼不對的地方還望指教。

說下個人理解，不對請指教

我來個具象形容便於門外漢理解

我將時間理解為事件發生順序的坐標。

假設我從樓上（A）丟了一盆花盆（B）砸到地上。按照現實法則來說，在A發動的那一瞬間就激起了一個能量的變化，就好像水面上的漣漪一般，擴散開來，而他的擴散速度是光速（與其他任何產生影響的最快速度）。所以對於樓下而言準確地說你在A時跟他沒有形成時間聯繫，只有當你在A時產生的波動以光速到達樓下時，在這一瞬間樓下和A才有了時間關係。

換個角度，我在樓上丟你在樓下看。其實對於我的時間而言，（雖然你目睹我丟花瓶的過程）我丟在你看我丟的前面。不過介於時間差小的無法感知所以通常認為是同一時間。

好了，也就是說時間對於每一個人而言都是不同的，每個人都有屬於自己的時間軸。題主所問的我們可以這樣想像。

如果花瓶以超光速砸下會怎樣。

我在樓上丟花瓶砸你，你在樓下看。但這時見證奇蹟的時刻到了！在你看到我砸之前你就被砸了！也就是說雖然我是先完成丟花瓶的動作再讓花瓶飛向你，但因為太快了導致在你的時間軸中是先被砸中我再丟。這就是超光速會穿越時空的橋段。

是不是跳過了什麼，好像沒有直接回答啊，在此補上：

如果花瓶以近似光速砸向你。

在我的時間中我用了2秒完成了丟的動作,X（是個很小的數就對了）秒後目送花瓶飛向你。但對你來說呢？我的動作與你建立起時間聯繫的時候花瓶已經在你面前了，所以在你的時間軸里我丟和你被砸的間隔要遠遠小於我時間軸中的間隔。

發現了吧？

第一，你覺得對方的速度使他的時間變了，其實作為其本人而言毫無變化。

第二，事件之間相互聯繫永遠不是瞬間完成的，會有一個傳播時間。

因為我不是學此專業所以有何能會有錯誤，有請指出。

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第一線，乙按照正常的時間看到自己被甲的兇器砸中

第二線，乙看到甲丟花瓶和自己被砸之間的時間差遠小於一線。

第三線，先被砸再看到被誰砸。