为什么速度越快时间越慢，时间究竟是如何膨胀的？

在日常生活中，时间似乎是稳定且恒定的，它不会加快或变慢。然而爱因斯坦的狭义相对论却告诉我们，时间并非如此简单，它会随着速度增加，而发生膨胀效应。也就是速度越快，时间流逝速度越慢，那么时间究竟是如何膨胀的呢？


    现在我们来做一个思想实验，或许你就能理解时间是如何膨胀的，想象一下，在一个盒子中，上下各安装了两个能够完全反射光线的镜子，中间这个红色小球我们假设为光子，当光子的上下运动时并计为一秒


    现在我们再想象另一个盒子，并且恒定速度运动，那么此时我们会发现，下方这个盒子中的光子运动路线是呈V子形，并且两个时钟的计数发生了改变，而这是由于下方盒子中的光子在一次完整的上下运动后，所需的时间更长，也就说在高速移动中光子需要传播更长的距离。


    假如盒子的速度越快，那么光子运动的距离就会越长，说明传播的时间也会越长。这就是为什么速度越快，时间越慢的原因。不过时间膨胀效应仅对外部观测者来说会发生改变。而对于内部的人来说时间依然正常流逝，那么这又是为何呢？


    其实内部的人之所以感觉不到任何的时间差，是因为它也在随着盒子高速运动，并不会感觉到光子走的是V字路径，所以时间不会发生改变，只有外部的观测者角度才能感觉时间发生了膨胀。


    虽然这些概念听起来非常抽象，但科学家们已经通过实验验证了时间膨胀的正确性。在1971年，有两位科学家分别为赫弗勒和基廷做了一个经典实验，它们使用了两个同步的原子钟，其中一个静止放在地球上，另一个则被带上飞机环绕地球飞行。当飞行结束后，他们比较了两个时钟的差异，发现飞行中时钟的时间确实比静止时钟走得慢，其差异为60多纳秒，完全符合爱因斯坦的预言。由此知道了时间膨胀的正确性。


    另外，μ子粒子实验也证实了这一点。μ子是短寿命的粒子，在静止状态下它的寿命只有2.2微秒，但当这些粒子以高速运动时，它们的寿命会延长。这意味着，在高速运动的情况下，μ子粒子会“经历”更长的时间。由此证明物体在运动时，时间确实会变慢。


    通过这些实验我们可以得出结论，时间并非像我们日常生活中感知的那样恒定不变。在高速运动或强引力场的作用下，时间可以变得不同。狭义相对论不仅改变了我们对时间的理解，还彻底颠覆了我们对宇宙运作的基本认知。