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导语

一直以来，人们都认为时间是客观的，不会变化，也不会受到其他物理因素的影响，但这种观点在相对论提出后就发生了改变。

在相对论中，时间不再是恒定不变的，而是相对的，这就意味着飞船上的原子钟可能比地球上的原子钟更慢，也可能更快，这样的结论让许多人感到困惑。

但是当现代物理学的视角来解释这件事，时间不再固定，飞船上的原子钟比地球上的原子钟更慢的结论也可以被合理的解释。

那么飞船上的原子钟比地球上的原子钟更慢到底是什么原因?

相对论中的时间观。

在相对论中，我们都知道有两个非常有名的时间膨胀原理，一个是速度时间膨胀，另外一个则是引力时间膨胀。

在这两个原理中，我们能发现一个共同点，那就是时间其实不是一个必然向前的，而是会因为一些外力、外物，而发生改变的一种东西。

这种思想打破了人们对于时间的认知，使人们原本认为时间是一个客观存在的，变得可以相对而论，也可以因为一些物理因素而发生改变的一种东西。

在相对论中，提到时间的流失速度的概念，那就是每一个人的角度都不一样，所以每一个人所认为的时间也不一样。

当我们站在地面上，看着天空中的飞机，如果飞机上有一块原子钟，那么从我们眼中看去，原子钟所显示的时间一定是正常的，也就是跟我们相差没有多少的一个时间。

但是如果我们站在飞机上，看着地面上的时间的话，会发现地面上所走的时间是比我们所在的飞机上的时间要快一点的。

这是因为，我们不仅参考了地球的惯性系，还参考了地球自转的角度，这两个因素的叠加，使地上的原子钟所走的时间要快一点。

但是我们站在地面上看着飞机，所认为的时间又是原子钟飞机上的时间，这会不会出现奇怪的场景呢?

比如说，用一个实例来说，如果我们站在地面上，飞机上的原子钟走一圈需要5秒，但是我们认为飞机上的原子钟走一圈只需要1秒。

这两者的时间跨度差距太大了，这样的话到底哪一个时间是正确的呢?

还有一个方法就是，让我们站在地面上的人进行实验，而让飞机上的人不动。

这样的话，从地面上所测量到的时间应该是5秒，所以毋庸置疑，这个时间就是正确的。

可是从飞机上所测量到的时间也是5秒，所以，这个结果究竟是对还是错呢?

还有一种想法就是，飞机速度越快，地面所看到的飞机上的时间就会越慢，那如果一艘飞船以光速飞行，那么地面上所看到的时间是不是等于0哩?

这是不可能的，因为相对论是一种宏观思想，不适用于宏观物理条件的时候，是完全不可行的。

所以，时间在相对论中虽然是相对的，但是也有一定的条件的。

哈菲尔-基廷实验。

要想验证这一理论在是否正确的话，就需要用科学方法来进行验证。

这也引入我国著名的学者方同富先生所做的哈菲尔-基廷实验来验证这一结论是否正确。

方同富老先生，在他年轻的时候，接受了著名的物理学家李政道的指导，并对量子物理学这一领域做出了重大的贡献，被誉为“中国的费曼”，而他在量子领域的这种才情，同样也展现在相对论物理的领域，这次的哈菲尔基廷实验，就是由他来完成的。

他此次的实验也非常的经典，那就是将一架飞机上的原子钟和地面上的原子钟进行比对，当飞机飞行了一定的时间之后，将两者的时间进行比较。

从这次实验的结论上来看，飞机上的时间是走得比地面上的时间慢的，但是走得慢在多少呢?

这就需要我们从理论上来进行推导了。

这个推导并不复杂，大家可以用相对论中的洛伦兹变换公式很简单的进行推导。

但是在这里，我们不做推导，而是直接给出一个结论，作为推导的前提，我们先给出一个公式((49.3)式):

时间膨胀效应理论与实证。

(49.3)式: t2 = γ * t1。

t2表示在平动加速度的坐标系中所测得的时间，t1表示在静止的坐标系中所测得的时间，γ表示飞船的平动加速度，c表示光速。

由于飞船假设是匀速运动且在同一条直线上，所以γ就可以直接用飞船运动的速度v来进行代替。

t1和t2所测得的时间差的详情，需要将t1和t2的差值带入到公式(49.3)中，并将γ进行代入，就能得到((49.3)式)的结论了。

而t1和t2之间所测得的时间差值是可以用起始时间和结束时间减去的，t2-t1所得的差值，就为Δt。

并且t2 = t1-Δt，这是因为飞机上的原子钟所测得的时间比地面上的时间要小Δt。

代入到公式(49.3)得到t1的值，t1 = t2+Δt。

将t1和t2的值带入到((49.3)式)中，得到下列表达式: (t2+Δt) = γ * t2。

将γ用v代入，同时对v进行代入，最终得到下列表达式: (t2+Δt) = t2 * 1/(1-v^2/c^2)。

整理得到，Δt = t2(1-1/(1-v^2/c^2))。

当v<<1，那么，(1-v^2/c^2) ≈1-1/2(v^2/c^2)。

将上面的公式进行代入，得到Δt = t2(1-1+1/2(v^2/c^2)) = 1/2 * t2 * (v^2/c^2)。

为了进行更加容易的代入得到结果，我们使用γ进行替换，γ = 1/√(1-v^2/c^2) = 1/(1-v^2/(2c^2))。

所以可以得到Δt = 1/2 * t2 * (1/γ^2-1)。

当γ的值非常大的时候，可以用1/γ^2 ≈0进行替换，以此来简化表达式，所以可以得到Δt=t2/2。

这个结果即为时间差，也就是飞机上的时间比地面上的时间要小Δt。

由于t2 << c，所以将Δt进行进行组合，收尾相减，最终得到，Δt ≈t2 * v^2/(2c^2)。

而v = 860 km/h，按照这一公式进行计算，最终得到Δt ≈5.6110^(-8) s。

同时，这个结论也得到实验的验证，飞机上的原子钟最终比地面上的原子钟慢5.6110^(-8) s。

这个结论和实验的数据非常的吻合，同时也表明了相对论的理论是非常成立的，这一验证也让我们能更加深入的了解相对论的内容。

在相对论中，提出的时间是相对的概念，在相对的情况下，时间所流失的速度是不一样的。

流失的时间对我们的影响。

在实际的生活当中，虽然地面上所走的时间要比飞船上的时间要快一些，但是这种时间差并不是我们能够感受到的，因为时间的流失的速度都是一样的，所以这种时间差几乎是静止不动的。

实际上，我们之所以会感受到时间的流失，主要是来源于高速的运动，比如说，GPS卫星，其实是可以被证明会受到时间膨胀效应的，主要因为这些卫星的飞行的速度非常的快。

其中，有一颗GPS卫星的运行速度是3.8km/s，但这个速度并不算的快，但是巨大的引力会让卫星加速，由此会导致引力时间膨胀。

所以为了让GPS系统正常的工作，这样的系统就要对卫星的飞行速度进行调整，对其中GPS卫星的运行速度进行修正，这样的一项技术设计就是用来确保GPS的准确性了。

结语

这种时间的相对性，让人们的认知更加的宽泛，也让人们对宇宙中的一些物理规律进行了重新的理解，同时也使人们对宇宙有了更深入的探究。

相对论在提出以来，不仅丰富了物理领域的知识，还推动了技术的发展，比如说GPS的运行，就和相对论有着很大的联系。

同时，也拓展了对空间和时间的认知，人们对物质以及时间的认知也逐渐的丰富起来。

时间膨胀效应的发现，不仅推动了现代物理发展，也让世界更丰富了。

同时，也让我们对原有的认知有所改变，同时也让科学更加完善，时间的流逝虽然慢了一些，但我们依然要在其中进行探究。