假设有一艘宇宙飞船以0.5倍光速离开地球,飞船上有两个人A和B,他们相距30米远。A使用一把激光武器顺着飞船行驶的方向射向B。很快B被射中,一会儿就死去。
如果地球上有千里眼,能观察到宇宙飞船上的情形,就能观察到A用激光武器射向B,但是需要比飞船上更长的时间才能看到B被射中。因为在飞船上看,激光是以光速射向B,而在地球上看,激光是以0.5倍光速射向B。如果飞船上需要1秒钟,地球上就需要2秒钟。也就是说,飞船上的时间过得比地球上慢一倍。如果飞船上过了10年,等于地球上过了20年。这就是相对论所说的时间变慢。
需要注意的是,时间的同时性问题。上述场景会出现这样一个临时状态,即在飞船上看,B已经死了,但是在地球上看,B还没死。但是B终归会死,地球上不可能派超人飞去飞船把B救走,因为超人不可能超光速。所以,光速产生的因果事件不可能改变或者逆转。
之所以选择飞船上的激光事件,而不是其它,来说明时间是否变慢,是因为光速是时间的流逝速度,光速事件的差异才能体现时间的相对性。如果用飞船上一个人的奔跑,说明不了与地球上的差异。
飞船上过了10年,不意味着地球上也同时过了20年,而是只能说飞船上的10年,等于地球上的20年。
如果有一对双胞胎,一出生就把他们分开,一个孩子在0.5倍光速的宇宙飞船上长大,另一个在地球上长大。飞船经过10年宇宙旅行后回到地球,这时地球真的过了20年吗?这两个孩子的年龄真的会相差10岁吗?
返回地球的飞船,此时看到的确实是过了20年的地球。但是,在现实的地球上却还看不到归来的飞船,他们要再过10年才能得知飞船返回的信息,那时他们或许不知道飞船其实是在10年前返回的。如果飞船在它真正返回地球后就一直原地不动,地球上的人在10年后就能够一睹其真容。但是如果飞船后来又飞走了,现实地球是看不到飞船的实体的。
返回地球的飞船看到的是未来的地球,而现实地球只有等到未来才能看到飞船造访的身影。是不是很神奇?这可以解释,为什么我们能偶尔看到“飞碟”,却始终无法与外星来客真正相遇。因为如果有外星人,它们在宇宙旅行必定是接近光速旅行,所以它们的时间比我们慢得多。当它们来到地球时,看到的只是未来的地球。现实中的地球只有在以后才能得知外星生物造访的只身片影,而此时真正的外星飞船可能早已不知所踪了。