物理科普时：相对论的膨胀究竟能不能让暑假的时间变长？

从7月初开始放暑假，到现在，暑假即将结束，不知道有没有学生党会感叹时间流逝之快（比如作者本人就很感叹）呢？

在感叹之余，会不会有人想一想，“这时间这么快，那能不能慢一点呢，至少要等我把暑假作业写完了再说吧！”

可能有人会说，相对论可以让我们的时间变得更慢（但严格来说并不是这样）！

这篇文章，就将简单地讲一下狭义相对论。

首先，各位观众可以看看我之前写的关于狭义相对论基本原理的文章（好像是去年写的😂）

本文含有以下内容：脑洞大开，思维实验，头脑风暴，一头雾水

正题开始！

首先，请想想一个钟，但这不是不同的中，它由一个光子和两面镜子组成，那个光子夹在两面镜子之间，光子会在这两面镜子之间反复横跳，而每跳动一定的次数，就代表过去了一秒，我们知道光速是不变的，于是我们可以假设它每跳动10亿次，便是一秒钟（只是个假设，不用纠结这个10亿次是怎么来的），大概就是这样的：

注意：我们还要假设这个钟的误差为0，因此不会出现测量上的错误（当然，即使又错误也不影响这篇文章的科普）

然后，把这个钟带上宇宙飞船中，可以假设这个飞船的速度接近光速（不要纠结我们哪来的宇宙飞船），并且是透明的，要假设我们可以清楚地看见里面光子的运动状态。

然后，启动飞船，请思考一下，在地面上的人，看到相对他运动的飞船上的光子运动的轨迹是怎么样的？

是不是这样的？

而在地面上，光子的运动轨迹则还是这样的：

不知道你有没有发现，飞船上光子运动的轨迹要比地面上的长！这意味这什么呢？

根据光速不变原理，我们可以知道，当地面上的光子跳动了10亿次时，在飞船上的光子还没有跳动10亿次！你可能会说，这是因为用的计时工具不同，但是，此处就是时间本身就变慢了！这跟所用的计时工具没有关系，是时间本身的问题！是时间的膨胀！

而根据一系列的推理，我们可以得到这样一个公式：

公式中，t’表示相对的时间，v是相对的运动速度，c是光速，t则是原来的时间。而我们把这部分写为”γ“，称为”相对论因子“，也称为”洛伦兹因子“，于是，公式则应写为：

t’＝γt

对于公式中的速度，我们可以随便带入几个数字进去，比如当v＝1时，γ≈1，那么则有t’＝t，也就是伽利略公式，我们可以发现，当v远小于c时，相对速度几乎可以不考虑，也就是伽利略变换式总是成立的，而随着运动速度的增加，时间竟然会越来越慢！

此时，一定会有读者发现，如果v＝c，甚至是v＞c了，那会怎么样？

我们必须知道一个原理:光速极限，任何带有物质或能量传递的都不被允许超过光速!所以，飞船达到或是超越光速则是不可能的，是不被允许的，自然不会出现v＝c或是v＞c的情况！

接下来，则是一个有趣的问题：时间膨胀究竟能不能让我们的暑假时间变长，让我们有更多的时间玩，有更多的时间看奇点天文网，有更多时间去做自己的兴趣爱好？

答案当然是否定的，具体原因，这就来说一下，

假设你乘坐上了一艘飞船，如果你的速度可以达到0.999999c，也就是v＝0.999999c，那么γ≈224，所以说，你的一秒钟，相对于地球上的人来说，就是224秒，你的一个暑假，大约是地球人的34年！

可是，我要告诉你的是，当你过完暑假后，34年过了，而你的学校可能也被拆了

但是，对于你自己来说，暑假，也就还是两个月！一秒钟没多，一秒钟没少！

其实对比我们地球人，在v＝0.999999c的飞船上的你，并不比我们好了，因为γ＝224，所以我们写完一个字只需要1秒，你却需要224秒，我们做完物理作业只需要5天，而你却需要224*5=1120天！想想吧，光是做完物理作业就要3年多的时间，这样有34年的暑假，又有什么意义呢？

非常遗憾，相对论，无法让你的暑假时间更长，所以，赶紧干题去吧！

Bye~

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