数学悖论奇景: 时间的延迟
12．时间的延迟
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M：向着过去旅行产生了如此荒唐的谬论，所以没有一个科学家认真看待它。但是向着未来旅行就是另一回事了。假定一个宇宙飞船在1980年出发，以接近光速飞行。 |
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M：飞船飞得越快，它的时间就过得越慢。在飞船中的宇宙航行员看来，时间还如往常一样。但是在我们看来，他们就仿佛雕塑像一般。 |
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M：飞船飞到另一个星系，又返回来。对飞船中的宇航员来说，这趟旅行只经历了5年。可是，在飞船回到地球登陆时，地球已过了几千年。 |
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M：这种时间旅行是无法导致谬论的，宇航员却自然地进入了地球的未来。他们再也回不来了。 |
只有回到过去的时间旅行才会引起矛盾。只要一个人或一件事物飞向未来，而不再回来，就不会有谬论。当你夜间睡觉时，在某种意义上讲，你就是走向未来。一个人可以被置于休眠状态，一千年以后再使他苏醒。很多科学幻想小说就是以这类“时间旅行”为基调的，较著名的有威尔斯的《当熟睡者醒来时》。
爱因斯坦的相对论给出了一种完全不同的方法到未来去旅行。按照狭义相对论，一个物体相对于静止的观察者而言，它运动越快，它的时间就过得越慢。比如，有一个宇宙飞船以接近光速在飞行，那么飞船上的时间就要此地球上慢得多。在飞船止，宇航员丝毫不会感到有任何异常。他的时钟看来在正常地走着，他的心脏会以正常的速率跳动。可是，如果地球上的观察者有什么办法能看到它们的话．他们看上去将运动得如此缓慢，就好像待在那里不动一样。
令v是宇宙飞船的速度，c是光速，二者采用同样的单位。令T是宇航员在飞船上测量的时间间隔，T’是地球上的观察者测得飞船上同一事件的时间间隔。两个时间间隔之间的关系由下式给出：
学生们大概乐意给飞船以各种不同的速度，比如说 C， C等等。然后算，在飞船上飞行一年相当于地球上过多少年。这样一个班级讨论将使学生们知道一些“时间延迟”的性质——相对论中著名的罗伦兹变换公式之一。这也是训练计算的好练习。
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