近日,继中国女篮以100:60战胜韩国队取得挺进东京奥运会的资格后,在悉尼中国女足也以5比0大胜中国台北队而小组出线。
不知道大家发现没有,这些运动员看起来都非常年轻,活力四射。在生活中,也有人可能会留意到,那些爱运动和健身的人往往比同龄阶段的人显得更年轻。这是否说明,运动使人更长寿呢?

女足比赛
小编在这里就不扯什么新陈代谢和激素分泌的原因了,反正在科学领域的确是这样的。
科学家们进行过很多实验验证了光速不变的现象,爱因斯坦的相对论也让我们相信的绝对时空观破灭了,时间是相对的,也是可以改变的,比方说——钟慢效应。

时钟
为了说明钟慢效应,我需要两个角色来举例子,科学界喜欢用艾丽斯(Alice)和鲍勃(Bob)两个名字作演示,那我也用它好了。
现在假设艾丽斯驾驶汽车以120千米/小时的速度跑在1千米的跑道上,而鲍勃在跑道旁边计时,艾丽斯则在车内计时。

汽车在跑道上
按照狭义相对论,如果鲍勃测量的通过时间为30秒,那么艾丽斯测得的时间为29.99999999999952秒,只差那么一丁点儿。
这测量精度远远超过奥运会的计时系统,如果汽车竞速能进入奥运会被当作一个项目,或者有谁能跑这么快的话,那么他们的计时系统就应该升级了。

赛道计时
总之,由于钟慢效应,运动起来的人,比不运动的人,看起来在时间上会长寿那么一段微小的长度。
然而,如果仅仅是这样的话,那就大错特错了。我们知道运动是相对的。
接下来我们想象一下,假如现在时间巨幅跨越,来到了宇宙时代,而我们的两个角色——艾丽斯和鲍勃升到太空里当太空人了。

静止的宇航
静止的宇航员在远离星系、恒星和行星的地方,鲍勃穿着闪蓝光的太空服漂浮在黑暗的空无一物的空间。从他的角度说,他完全静止地浮在均匀宇宙的黑暗里,因为没有任何参照物。
然后,鲍勃看见远处闪烁着一点红光,越来越向他靠近。终于,那光走近了,原来是从另一位太空人艾丽斯的太空服发出的,她正慢慢飘过来。
经过他时,她向他挥了挥手,他也向她挥挥手。然后,她又消失在黑暗里。
然而,在艾丽斯的视角里可不是这样。有一天,她静静地漂浮在宇宙里,从远处闪烁着一点蓝光越来越靠近她,她向他挥了挥手,然后又目送鲍勃远离了自己。

宇航员打招呼
运动是相对的,在没有参照物,也没有受力的情况下,单纯描述速度是完全没意义的。
在这种情况下,人无法判断自己是否处于静止状态或者运动状态。
就像“坐地日行八万里”,在地球上的人类觉得自己没怎么动,可是以太阳系为参照,其实人类还运动得挺快的。

地球自转
尤其是在太空这种参照物不明确的地方,运动状态特别不容易判断。
如同鲍勃认为自己是静止的,艾丽斯是运动的。
而艾丽斯认为自己是静止的,鲍勃是运动的。
同理,我们看足球比赛时,根据相对运动原理,甚至我们可以说运动员们是静止的,而观众们是运动的。根据钟慢效应,我们知道运动的物体时间会减慢,那么这样一想,到底是谁应该更长寿一些呢?

足球比赛
现在我们再来看钟慢效应。
假使现在艾丽斯和鲍勃的太空服上都带着时钟,他们一起对好时间,而鲍勃开始以近光速远离艾丽斯,他们两人都懂相对论以及钟慢效应。艾丽斯会认为鲍勃的钟慢了。反之,鲍勃也认为艾丽斯的钟慢了。
但是如果他们再碰到一起,会发现对方的钟都慢了!?

时钟
如果是这样,那也太荒谬了。
其实如果忽略鲍勃在加速和减速的过程,这样的情况的确有可能发生。
然而,如果有一个力推动物体运动,就比如鲍勃的太空服点火驱动自己前进,这样的话,鲍勃轻易就能判断自己是处于运动状态。那么,其实钟慢效应只应该发生在鲍勃身上。
当鲍勃一年后再回来见艾丽斯时,静止的艾丽斯经历的时间也许已经过了十年。

推动太空人运动
如果说钟慢效应是狭义相对论推出来的结论的话,那么广义相对论给了我们另一种看法。
众所周知,我们生活在四维(三维空间,一维时间)世界里,时间也可以看作另一种空间表示。
即使物体在空间里静止不动,但物体在时间维度里还是会在运动,物体的节拍一直在向前,也代表着物体在变老。

风化的金字塔
在学校里学生可能会遇到这样的题目,将一个力或者向量在两个分量上进行分解。
而空间就可以分解为多个维度的分量,同理,时间也可以分解为空间的分量里。这意味着,时间的运动可以转化为空间的运动。

光的折射和反射
光线的传播就是这样典型的运动,它可以将在时间的运动转换为空间的运动,也就是说光线的时间是静止的,它不会变老。如今宇宙大爆炸时产生的光线,依然是原来的样子。
根据这一思想,假如我们有一天能实现光速,我们就可以完全不在时间维度里运动,真正地实现冻龄。
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