相对论（10）相对论如何让你变得比其他人年轻？

　　上回我们说了双生子效应，知道了怎么做才能让自己相对于一个惯性系的时间流速真实变慢，那就是相对于这个惯性系做非惯性运动。

　　那么具体怎样操作，这就是我们今天要说的内容。如何利用相对论的时间膨胀，让自己比其他人更年轻。

　　这里需要强调的是，狭义相对论的时间膨胀并不能让你多活几年，例如你能活100，那在你看来依旧是100岁，你的时间也在正常的一分一秒的过，只是你的时间不再和其他人对等，也许你的100年就相当于别人的200年，是这样的意思。并不是让你长生，永远年轻，只是由于你的时间流逝变慢，相对于同龄人来说，你看起来年轻而已。

　　狭义相对论效应也并不能让时间倒流，现在看来，让时间倒流在物理学上是被禁止的。因为这会违背因果律。

　　好，我们开始今天的内容。

　　假如现在在宇宙空间中飘着一颗流浪行星，它不属于任何星系，它的周围也没有任何其他的天体，那么我们就可以认为这颗流浪行星相对于整个庞大的宇宙来说，就是一个孤立质点。

　　孤立质点和其他的事物没有相互作用，那么以这个流浪行星为原点建立一个坐标系，我们就认为它是一个完美的惯性参照系。

　　凡是相对于这个流浪行星做变速运动的参照系，都是非惯性参照系，假如我们乘坐一艘宇宙飞船绕着这颗流浪行星飞行的话，那么我们时间流速相对于这颗流浪行星来说，就会变慢。

　　这样我们就轻而易举地实现了相对于这颗流浪行星的时间膨胀。

　　你可能觉得这没意思，不过瘾，流浪行星上又没有生命，跟一块冷冰冰的岩石比时间没意义。那我们就把目光放回到银河系。

　　把坐标原点放在银河系的中心位置，虽然我们的银河系在宇宙中受到了其他星系的引力作用，导致整个银河系在做变速运动。

　　但对银河系这个整体来说，尤其是我们身处在银河系内，我们依然会认为银河系的中心是一个超级好的惯性参照系，而我们的太阳系正在银河系的三环以外，以每秒钟250公里的速度绕着银河系的中心公转。

　　由于匀速圆周运动也属于非惯性运动，因为它受到了惯性离心力的作用，因此我们整个太阳系相对于银河系中心附近的所有天体，时间会流逝的更慢。

　　因此，就算我们整天躺在家里不动，其实我们已经在相对于银河系的中心在做非惯性运动，我们的时间已经比银河系的中心要慢了很多。

　　如果银河系的中心附近有外星人的话，那么我们相对于它们，一直在感受着相对论效应给我们带来的好处。100年下来，我们可能比它们能年轻个400多天。

　　如果你想相对于它们扩大收益的话，坐个宇宙飞船，按照太阳公转的方向继续加速前进，速度越快，时间膨胀效应越明显。

　　如果你以接近光速的速度绕着银河系兜圈子，那么你活个100年下来，银河系中心附近的外星人估计都经历了好几十代人。

　　如果你觉得外星人看不见，摸不着，还不过瘾，那就回到我们地球，和地球人比时间。

　　和地球人比，这也很简单，把坐标系拉到地球上，把地球看作是一个近似的惯性系，这里需要强调的是，地球也并非是惯性系，它除了公转以外，还在自转。

　　但是只要我们想办法使得自己的运动状态更加偏离惯性系，也就是比地球自转还要加速的更猛烈一些，那么我们就能做到比地球人时间的流逝速度更慢。

　　怎样做？既然以地球为惯性参照系，那么我们只需要坐飞机自西向东绕着地球飞行，这样我们就相比于地球上的人更加偏离惯性系。那么我们的时间就会流逝变慢。

　　这里需要注意的是，一定要自西向东飞行，因为地球在自西向东自转，如果我们朝着反方向飞行的话，那么我们将变得更加接近惯性系。到时飞了几十年一看，自己居然比地球上的人还要老。

　　所以，结论就是要想自己比地球人更年轻，就必须在地球上往东运动。

　　那么你现在可能关心的是，这个理论对不对，非惯性运动真的可以让我相对于惯性系更年轻吗？

　　这个你大可放心！因为在1971年的时候，科学家已经做出这个实验，结果和理论预测符合得非常好。

　　当时准备了三个铯原子钟，一个放在了美国海军天文台，一个乘坐飞机往东飞行，一个乘坐飞机往西飞行。

　　根据理论预测往东飞行的铯原子钟，会因为非惯性运动比地面上铯原子钟慢184纳秒（-184ns），再考虑广义相对论带来的引力红移效应，以及往东飞时飞机的高度，预测出来的铯原子钟会比地面上的快144纳秒（144ns）；

　　理论预测的综合效应为，往东飞的铯原子钟会比地面的慢40纳秒（-40ns），实验的结果显示，飞机上的铯原子钟比地面上的慢了-59ns。

　　理论预测往西飞行的铯原子钟会比地面的快96纳秒（96ns），根据飞行的高度预测出来的引力红移效应会导致铯原子钟比地面快179纳秒（179ns），理论综合效应为，往西飞的铯原子钟比地面上的快275纳秒（275ns）；

　　实验结果为飞机上铯原子钟比地面上的快了273纳秒（273ns）。

　　可以看出理论预测和实验基本吻合，在允许的误差范围内，这个实验不仅验证了狭义相对论中的时间膨胀效应，也验证了引力红移效应，更是说明了双生子的问题，完全可以在狭义相对论的框架内解决。

　　以前有人认为，狭义相对论不能处理非惯性运动，有加速度就必须要用到广义相对论，其实这是错误的认识。当然广义相对论也能解决双生子的问题。

　　好了，今天的内容就到这里，这节课结束以后，我们的狭义相对论的部分就结束了。我觉得作为科普，了解这些就足够了，不用在意那些繁杂的数学推导过程，毕竟相对论又买不了菜，更不会影响你没有的工资，但是它倒是可以成为我们饭后的谈资。