时间带在什么位置?
这个问题很有意思,我高中的时候也一直在思考,当时我的答案和题主一样,认为时间是独立的,并不因为任何事物而改变。大学学了物理后才知道这个答案是错的,很错! 简单说来,狭义相对论中时间的定义是: 其中,t_1、t_2表示两个事件的时间(这里的事件特指发生在同一地点的瞬间);u_1、u_2分别表示两个事件的惯性系(即在两个事件发生瞬间选取的参考系);c为光速常数。 所以从上述定义来看,时间确实与运动状态的选取有关。 那么这样是不是说明运动的钟比静止的钟走得快呢?当然不是,上面只是说明了当两个事件同时发生时,不同惯性系中的时间数值是不同的。但是同时发生这一前提条件被满足的条件是两的事件必须在同一个时空点发生,也就是说一个事件不可能同时在多个不同运动的惯性系中出现。
所以,当我们说一个物体运动时,其上的钟会走得较快,其实是指那个物体上所有事件的时间数值总和较之静止世界上的事件发生时间要大一些。这就是狭义相对论中著名的方程式: S=\int ds \sqrt{-g} 其中S表示某事件在时空中的坐标,ds^2=0表示该事件在时空中的曲率半径为零(即该事件处于平直时空区域),根号下表示该事件在空时的“面积”,g为度规张量的行列式。 根据狭义相对论,时间是有量纲的,它的单位是秒,它的计量取决于运动状态的选取。但这一切都是在广相的框架下讨论的。
如果超光速传递信息成为可能,或者某一物理系统达到极高速态,相对论将会不再成立,时间将不再以秒为单位,而是以某个新的单位计算。量子力学中粒子在双缝干涉实验中的能量就是典型的例子,如果粒子到达双缝的时间间隔比光速大得多,粒子能量将是相对论能谱,但如果粒子接近光速传播,它的能量将不再是相对论能量。