钟慢效应，又称时间膨胀、爱因斯坦延缓，是狭义相对论的一个重要结论。

简介(重要结论 公式 阻尼作用)

推论(相对性原理 通俗的理解)

原子钟尺缩钟慢效应原因异解

黑洞的时间冻结与钟慢效应(狭义相对论 引力的影响)

“时间”和“钟慢”效应的物理意义(概念 时间和时空状态 分辨能力 时间值 引力 第二种情况 参考标准)

简介

重要结论

钟慢效应，又称时间膨胀、爱因斯坦延缓，是狭义相对论的一个重要结论。按照相对论的解释，这是因为物体的运动使时间变慢了。

公式

根据统一论力学模型，同样可以得出一个时间变化的公式，与“钟慢效应”公式完全相同，即t=t 。但它是表示一个存在体运动时在时间维上发生了(t -t)的“位移”，与存在体在空间维上的位移是对应的。不仅如此，统一论发现，存在体运动时还会在心理维上发生“位移”。在统一论中，“钟慢效应”被表述为“时间位定理”。具体计算方式： 其中t0是原时，v是速度，c是光速。 由公式可得，当v逐渐增大，t逐渐增大，时间逐渐膨胀。因此有人猜测，v=c时，时间会停止当这也是“如果你的速度过了光速，时间就会倒流”这一推论的由来。由于光速无法达到，时间永远不可能倒流。

阻尼作用

引力场对原子的运行有阻尼作用，能量的消耗形式为引力波。在引力场中，原子能量的消耗速量与原子的运行速度成正比，与引力场强成反比。何物体在引力场中自主的运行，在速度大于万有引力加速效的时候，都要受到万有引力场的阻尼作用。形式表现为减速，能量的交换办法为引力波。任何在引力场中运行物质的速度、小于万有引力加速效的时候，都要受到万有引力的拖曳作用，形式表现形式为加速，能量表现形式为引力场拉伸。 由此也可以说明，钟慢效应是万有引力场的阻尼结果，与钟的运行速度成正比，速度越快，钟慢效应越明显。

推论

相对性原理

根据狭义相对性原理，惯性系是完全等价的，因此，在同一个惯性系中，存在统一的时间，称为同时性，而相对论证明，在不同的惯性系中，却没有统一的同时性，也就是两个事件(时空点)在一个惯性系内同时，在另一个惯性系内就可能不同时，这就是同时的相对性，在惯性系中，同一物理过程的时间进程是完全相同的，如果用同一物理过程来度量时间，就可在整个惯性系中得到统一的时间。在今后的广义相对论中可以知道，非惯性系中，时空是不均匀的，也就是说，在同一非惯性系中，没有统一的时间，因此不能建立统一的同时性。 相对论导出了不同惯性系之间时间进度的关系，发现运动的惯性系时间进度慢，这就是所谓的钟慢效应。

通俗的理解

可以通俗的理解为，运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了。 尺子的长度就是在一惯性系中"同时"得到的两个端点的坐标值的差。由于"同时"的相对性，不同惯性系中测量的长度也不同。相对论证明，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，这就是所谓的尺缩效应，当速度接近光速时，尺子缩成一个点。

原子钟尺缩钟慢效应原因异解

原子钟频率变化的原因是：原子的振动频率的变化是与原子钟处于的磁压环境不同而变化．具体原因是：地球上发射电磁辐射存在最低界线值，而在太空中发射电磁辐射最低界线值要远远低于地球上发射电磁辐射存在的最低界线值．约束磁压的变化才造成了原子钟频率的变化．并非是尺缩钟慢效应

黑洞的时间冻结与钟慢效应

狭义相对论

狭义相对论的时空效应是尺缩和钟慢。钟慢效应表现为在与观测者做相对运动的坐标系中，时间要流逝的慢一些。著名的双生子佯谬是说明钟慢效应常举的例子。年龄30岁的哥哥以99%的光速飞到距离20光年处再返回时，他的飞行时间花了6年，年龄是36岁，几乎没有多大的生理变化。但回来时本来同龄的弟弟已经变成70老翁，离哥哥出行已经整整40年了。“佯谬”之处，是可以辩解为哥哥没有动，而弟弟以相反的方式飞离之后又回到哥哥身边，那么应当是哥哥比弟弟老了34岁。回答这一辩解可以有两条思路：一条是如果兄弟之间永远以匀速相对运动，确实会彼此都觉得对方年轻，但这样一来兄弟不可能重逢。

现在是参与飞行的哥哥有一个折返加速的过程，而弟弟却没有，因此两者是不等价的，不能交换位置进行类比。另一条思路是现实宇宙中不是只有兄弟二人。相对于恒星和寥廓宇宙中的诸多天体，哥哥在飞行并且有加速运动而弟弟却没有，他们的地位也不可能是等价的。　用常识很难理解，但有一句名言说：真理不一定是常识。利用高精度原子钟的现代实验已经测量出在太空飞船里的钟确实比地面实验室里同样的钟走的慢一些。狭义相对论描述的是一个理想化的只存在惯性运动的没有引力的宇宙。现实宇宙中处处都有引力，只能用广义相对论才能完满解释。在广义相对论中，引力也产生钟慢效应。楼下的钟会走得比楼上的钟慢，因为楼下离地球中心更近，引力场要强一些。注意这里所说的钟慢不是指摆动周期因重力位不同而产生的变化，而是时空本性的变化。1971年水手号探测器所做的太空雷达实验也证明了现实宇宙中的钟慢效应。黑洞周围引力场十分强大，钟慢现象应当突出地表现出来。

引力的影响

设想一艘飞船去执行探测远方某个黑洞的任务。有高超的技术使飞船不断有信号向地球报告他们的消息；而且飞船足够坚固，不致被黑洞的引力摧毁。由于受黑洞引力的影响，相对于地球钟而言，飞船上的钟越来越慢，以至于在接近视界的时候，宇航员飞速前进，而在地球人看来，一切进展越来越慢。几代地球人旷日持久地监测着飞船艰难地向黑洞进发的情景，而飞船上的宇航员却没有感觉时间变慢，他们依然年轻，一切正常，即使跨越视界前也没有发现特别的事情。当然一进入视界，马上便灾难临头，飞船一头栽入奇点，一切都粉身碎骨，荡然无存，时间和空间都到了尽头。可是地球上的监测者却永远看不到这最后几幕。这不仅因为视界内的事情永远传不出来，还因为飞船到达视界时钟慢已经达到了极限，信号传递的过程需要无限长的时间，时间被“冻结”了，事态的发展永远被定格在那里，而且在这之前，由于强大引力场产生的引力红移，使电磁波信号波长越来越长，能量越来越弱，画面越来越模糊了。到达视界时，信号波长达到无穷大，完全丧失了传播能力。在监测者的屏幕上，什么也看不见了

但是我们仍然可以假设，飞行员粉身碎骨后，信号发射器不知如何并没有坏，还可以继续发射信号（能不能到达地球暂时不考虑），也就是发射器的生存周期还没有结束，它发射的信号仍然会以某种形式作用于我们的世界，这种作用成为y。现在矛盾出现了，信号发射器到达视界时发射的信号x已经与世长存（当世界达到尽头时，信号x才会到达我们的世界），那么y是存在于x之后的，也就是不可能到达我们的世界喽，也就是存在客观存在的y，不能被我们感知，然而我们却站在这里实地的分析着y，这是荒谬的（至少是个矛盾）。所以我们有必要对视界的扭曲作深一步的理解，作进一步的研究。

“时间”和“钟慢”效应的物理意义

概念

看了相对论吧吧友们有关“时间”概念的讨论，我觉得大家的确实很难取得共识；这里有不少吧友把时间和运动挂上了钩，认为没有运动就没有时间。这一点我觉得已经比较接近时间的真谛。至于有些吧友根本否定“时间”的存在，或把时间的变化绝对化，我觉得则是有违客观现实的。下面我想就我的时空构想出发，谈谈我个人对“时间”的认识，供大家参考，希望大家不吝指教。

时间和时空状态

在我的时空构想里，时间和时空状态一样，是对事物本身能量所处状态的反映，也可以反过来说，物体所处的能量状态，决定了该物体对时间的“认知”，当然，物体没有“感觉”，它们不可能像人类那样去“感知”时间进程的快慢，但物体本身的组成、它的基本结构却可以以其它的形式表达它们对时间的精确“认知”。在我的时空构想中，在时空形成之前，无所谓时间也无所谓空间，这是一种彻底的“无”，一种没有能量的状态，在这种状态下，既没有能量使时空扩张，也没有能量可以分辨时间的进程。时间的启动源于能量的扰动，能量使时空扩张，而时空的扩张又使当下时空累积了更多能量；宇宙中这种能量累积的过程，也是时空势能增长的过程。宇宙间的物质同样也是由无到有，物体的“内能”是固有的质点（普朗克最小的空间单位）群所储存的时空势能。因此物体的“内能”（在其所处时空状态下的静止质量），也是随着时空的发展而增大，处在各种不同时空状态的物质具有各自相对应的内能；物质内部（电子层面和粒子的波面）的运动（转动）的速度也会相应不同（包括铯原子的震动频率）。因此也有相应的对时间行进速度的认知。

分辨能力

物质的内能越大，对时间（对空间也同样）的分辨能力也越强，即对同样的时间间隔，感觉上的时间越长。上面提到，时空状态（引力）决定物质内能（静止质量），而当下时空层面的时空势（引力势）则决定了物质所处状况的总能量： 设当下时空层面的时空势为W=1，物体在当下时空层面的质量为M，C为当下时空层面的光速，则有：物体的总能量 E=WMC^2。上面这个式子就是相对于固定物质量的时空势能。而物质在它所处时空状态Wn（由它相对于当下时空层面的速度或它的引力状况所决定）的内能En则是由它的静止质量、它的时空势能和它所处的时空状态下相应的光速所决定，有： En=Wn(Mn)Cn^2，其中的Mn=WnM，Cn=WnC， 所以物体的静止质量所具有的有内能克表达为：En=Wn^3*M*C^2。上面的Wn可以有物体相对于当下时空层面的速度V求得；有：Wn=1-V^2/C^2。其中1为当下时空层面的时空势。从上面的能量公式，可以看出，时空势越低，物体的内能也越低，因此，处在较低时空势的物体对时间的认知能力较低，它所处状态的（或空间值）较大。

时间值

那么，引力场为什么也是影响事物对时间的认知呢？

在我的时空构想中，造成引力场变化的原因有两种：

第一，是由物体本身的质量和密度引起的引力场。

第二，就是由物体相对于当下时空层面所具有的速度所引起的；这二种情况，在我的时空构架中都等同于在不同时空状态下会具有不同的引力状态。为便于大家了解，我还是分别即使这两种情况：在现代物理学中所研究的大多是由物体的质量所造成的引力场；在狭义相对论里，爱因斯坦认为是物体的质量引起时空的扭曲，而是空扭曲又会产生向心作用力（引力），这实际上是种因果不分的、违反逻辑的思维方法。而我则认为，每个相对于当先时空层面“静止”的质点都是一个“全”引力中心，它具有比任何运动质点更大的引力势能，这个引力势能的值与当下时空层面的引力势能相当，所以相对于当下时空层面它并不表现出引力现象，但很多质点集合在一起之后，其中每一个质点都不可能接收到全方位的“引力线”，物体在单位体积内所聚集的“质点”越多，这些质点群所受到的“公用”引力线也就越多，换言之，它实际上所受到的整体的引力线就相应地减少，因此它与当下时空层面的引力势的差异就增大，这种因历史的差异就是我们通常意义上的“引力”。

引力

所以更多的质点（物质）聚集在一起就会表现出更大的引力。很明显，物体的质量越大、密度越高，它们（各质点）从时空中获得的引力势能越少。在我的时空构想中，物体的内能实际上就是它们所累积起来的时空（即引力）势能，很明显，物体所损失的内能（静质量），在数值上正好等于它所表象出来的引力能（引力质量）。因此，在我的时空构架中，引力质量与物体静质量的能量之和永远是一个常数，它等于物体全部转化为光子所释放出来的能量。根据上面的论述，引力场重物质的内能会随着它所受到的引力的大小而变化，因此时间进程相对于处在不同引力环境中的物体会有不同的表现（时间值不同）就是顺理成章的事了。

第二种情况

我们再来谈谈第二种情况：

爱因斯坦的狭义相对论公式：

M = M0 /[1-（V2/C2）]-2

t=t0/[1-(V2/C2)]1/2

L=L0[1-(V2/C2)]1/2

在上述公式中，物质（质量）、时间（值）、长度（空间）都与物体的速度有着密切的关系，这里我主要谈谈物体的速度与时间进程之间的关系： “速度”在我的时空构想中代表了物体的时空状态，相对于当下时空层面的“速度”越大，该物体所处的时空状态就越接近原始时空状态，所以就它所具有的内能（一原始时空状态为基准）而言，就越小。包括构成物质的基本粒子的表面“波”的旋转速度都相应减小，粒子的“寿命”变长，即时间的进程相对于它变慢了，该物体的时间值增大。以上的分析，与狭义相对论推导所得到的结论完全一致。但有一点我们必须注意的是：我们必须分清被观察的物体所具有的“速度”究竟是它相对于当下时间层面的速度，还是仅仅是由于与观察者距离上的巨大差异而形成的“观察”效应，假如，该物的相对于观察者的“速度”仅仅是时空扩张所造成的话，由于观察者所看到的该物体实际上是处在相对于观察者过去很久远的时空状态，所以，它的真实的状态会小于它现时（当先时间）的形态，并非是相对于观察者的“速度”所引起，因为这真是它所处时空状态的真实形象。虽然这种现象的表面上的效果与相对论的计算结果一致，它他的实际意义却达不相同；因为要是观察者本身相对于当下时空层面距有相当大的速度的话，它所观察道德、相对于它具有很大的速度的物体，很可能相对于当下时空层面的相对速度极小，即这种时慢和尺缩效应会根本与狭义相对论的计算结果相悖。

参考标准

所以我再三强调，任何物体的运动“速度”都必须以当下时空层面为参考标准，不然就会造成像双生子那样的悖论。在双生字佯谬中，飞离地球的那个兄弟的年龄之所以变轻，是因为地球相对于当下时空层面的速度较小（大约为400km/s），而飞船则以接近于光速飞行所至，在飞船上的兄弟，在他所处的时空状态中，它的能量状态（也可以说是相对于原始时空的“静质量”）很低，他的生理机能和飞船上的所有事物的运动状态都因为处在低能量状态而减缓，这就相当于时间对他而言“变慢了”，这就是它会地球时会比他的孪生弟兄年轻的原因。我们绝不要误认为两者之间时间总的进程会有所不同，“当下时间层面”的进程是不会被外界的环境变化所改变，时间永远有同一个“当下”，任何事物也必然有同一个“瞬间”。时间“进程”的快、慢，只是处在不同时空状态下的事物由于其本身“能态”的差异，而对时间进程的“认知”有所不同。了解了这一点，对相对论中所有有关时间问题的迷惑就都可以解开了。