覺得 它 比 靜止 的 時候 短 一些 。 這 就 是 長度 收縮 。 我 還 記得 小時候 看過 一 個 日本 動畫片 ， 裡面 用 極其 誇張 的 手法 描寫 了 這 個 現象 ： 幾 個 孩子 騎 自行車 ， 其他 人 感覺 他們 都 變瘦 了 。 其實 嚴格 地 說 ， 有 人 透過 計算 ， 得出 三維 物體 的 長度 收縮 效應 是 你 「 觀察 」 到 的 ， 而 不 是 你 「 看 」 到 的 。 考慮到 物體 各 個 部分 的 光 到達 你 眼睛 的 距離 不 一樣 ， 你 的 眼睛 實際 看到 的 感覺 ， 只是 這 個 物體 旋轉 了 一 個 角度 而已 ， 在 視覺 上 不會 覺得 它 變短 了 ； 但是 如果 你 考慮到 光速 是 有限 的 ， 物體 不同 部分 的 光線 到達 你 的 眼睛 有 個 時間差 ， 你 根據 這 個 時間差 做 一 番 計算 ， 即 會 得到 長度 收縮 的 結果 。 時間 膨脹 和 長度 收縮 這 兩 個 效應 告訴 我們 ： 空間 的 長短 也好 ， 時間 的 快慢 也好 ， 都 與 座標系 有關 ， 不同 座標系 中 的 觀測 者 所 看到 的 時間 和 空間 是 不 一樣 的 。 時空 並 不 是 一 個 客觀 不變 的 、 一視同仁 的 大 舞臺 ， 每 個 座標系 都 有 自己 的 時空 數字 。 當 不同 的 座標系 要 想 交流 ， 得 先 做 「 座標 變換 」 ， 把 對方 的 時空 數字 轉換成 自己 的 。 但是 ， 在 每 個 等速 直線 運動 的 座標系 內部 ， 你 所 用 的 物理 公式 ， 都 是 一模一樣 的 。 如果 永遠 不 聯繫 ， 你 在 太空船 的 生活 和 我 在 地面 的 生活 就 沒有 任何 差別 。 可是 一旦 要 聯繫 ， 我們 的 數字 則 會 非常 不 一樣 。 而 這些 不 一樣 ， 又 恰恰 是 因為 光速 在 所有 座標系 下 都 一樣 。 相對論 是 如此 讓 人 不 好 接受 ， 卻 又 是 如此 簡單 。 相對性 原理 是 一 個 信念 ， 但 物理學家 從來 都 沒有 把 相對論 當作 「 信仰 」 — — 科學 的 精神 是 實驗 結果 說 了 算 。 物理學家 始終 對 相對論 保持 開放 的 態度 。 二○一一年 ， 物理學家 一度 以為 微中子 的 速度 能 超過 光速 ， 但是 後來 發現 那 是 一 個 烏龍 ， 是 實驗 設備 有 問題 。 現在 ， 我們 只 能 說 愛因斯坦 完全 正確 。 問 與 答 __UNDEF__ Q 讀者 提問 ： __UNDEF__ 以後 一些 暫時 治不了 的 病 ， 是 不 是 讓 病人 上天 飛 幾 圈 ， 然後 等 醫療 技術 更 進步 了 ， 再 下 太空船 診治 ？ 以 這樣 的 邏輯 ， 快 老死 的 人 也 可以 透過 這 種 方式 續命 ， 這 其實 就 是 永生 了 嗎 ？ A 萬維鋼 ： __UNDEF__ 現在 有 些 人 已經 冷凍 了 自己 的 身體 ， 希望 有朝一日 醫學 進步 了 ， 把 自己 解凍 再 治病 。 這 個 方法 其實 不 太 好 ， 畢竟 沒有 人 用 活人 做 過 冷凍 再 解凍 的 實驗 ， 我 懷疑 那些 被 冷凍 的 人 其實 已經 死 了 。 利用 孿生子 效應 穿越 到 未來 ， 對 身體 沒有 任何 生物 和 化學 的 影響 ， 的確 是 一 個 更 好 的 辦法 ， 完全 可行 。 但是 ， 這 種 方法 並 不能 真正 讓 人 「 續命 」 。 一 個 人 的 有效 生活 時間 如果 有 一百 年 ， 相對論 只 能 允許 他 選擇 怎麼 分配 這 一百 年 ， 而 不能 將 他 的 壽命 變成 一百零一 年 。 也許 他 是 在 二十一世紀 活 五十 年 ， 去 二十二世紀 活 三十 年 ， 最後 留下 二十 年 再 去 看看 二十三世紀 和 兩千年 以後 的 世界 。 而 他 必須 明白 ， 每 一 次 向 未來 穿越 都 是 一 次 冒險 ， 因為 這 種 穿越 只 能 向 前 ， 不能 向 後 ， 而 未來 的 世界 未必 比 現在 好 。 Q 讀者 提問 ： __UNDEF__ 在 「 心流 」 狀態 中 ， 旁觀者 覺得 時間 過 了 很 久 ， 沉浸 在 其中 的 人 卻 覺得 很 快 。 這 和 相對論 有關係 嗎 ？ A 萬維鋼 ： __UNDEF__ 這 與 相對論 完全 沒關係 。 心流 狀態 下 的 人 感覺 自己 沒 做 什麼 ， 外界 的 時間 卻 已經 過 了 半 天 ， 這 只 是 大腦 的 一 個 幻覺 ， 他 的 身體 仍然 不折不扣 地 度過 了 這麼 久 … … 其實 只要 他 的 思緒 回來 ， 就 會 發現 自己 怎麼 突然 餓 了 。 Q 讀者 提問 ： __UNDEF__ 如果 駕駛 一 艘 太空船 以 ○．五 光速 駛離 地球 ， 太空船 內 的 人 始終 和 地球 上 的 人 用 電磁波 保持 通話 ， 那 太空船 上 的 人 聽 留在 地球 上 人 說話 會不會 好像 是 慢速 播放 ， 而 地球 上 的 人 聽 太空船 上 的 話 會 是 非常 快速 的 ？ Q 讀者 提問 ： __UNDEF__ 如果 在 一 艘 太空船 上 ， 我 想 和 家人 視訊 ， 會 是 什麼 樣 的 結果 ？ 是 不 是 會 眼睜睜 地 看 著 家人 變 老 ？ Q 讀者 提問 ： __UNDEF__ 太空人 在 接近 光速 航行 ， 在 太空船 上 看書 ， 而 地球 上 的 人 看到 太空人 翻 書 的 速度 ， 是 和 我們 一樣 ， 還是 比 我們 快 ？ A 萬維鋼 ： __UNDEF__ 這 三 個 問題 本質 上 是 一樣 的 。 翻 書 也好 ， 視訊 也好 ， 通電話 也好 ， 都 是 相對 高速 運動 的 兩 個 個體 之間 進行 的 聯絡 。 快 與 慢 ， 取決 於 太空船 和 地球 的 相對 運動 關係 。 如果 太空船 正在 飛離 地球 而 去 ， 兩 者 之間 的 距離 愈來愈 遠 ， 那麼 不管 是 太空船 上 的 人 看 地球 上 的 人 ， 還是 地球 上 的 人 看 太空船 上 的 人 ， 都 會 覺得 對方 說話 、 翻 書 、 做 動作 的 速度 變慢 了 。 這 首先 是 「 都卜勒 效應 」 ， 我們 在 日常 生活 中 也 有 這樣 的 體驗 。 比如 一 輛 火車 正 奔馳 著 離 你 而 去 時 ， 你 聽 火車 的 汽笛聲 ， 會 覺得 比 火車 不動 的 時候 來得 更 低沉 一些 。 用 物理學家 的 話 說 ， 就 是 離 你 遠去 的 信號 頻率 會 降低 ， 因為 週期 延長 了 。 但是 ， 考慮到 高速 運動 ， 雙方 不 應該 單純 憑 視訊 判斷 對方 的 衰老 速度 ， 還 必須 補償 上 時間 膨脹 的 因素 。 最終 結果 是 雙方 看 視訊 中 的 對方 都 老 得 非常 慢 ， 但是 計算出來 對方 老 得 沒有 那麼 慢 — — 不過 還是 都 比 自己 慢 。 而 如果 太空船 正在 返回 地球 的 路 上 ， 那麼 雙方 看 對方 在 視訊 裡 的 動作 就 都 比 自己 要 快 。 這 就 好像 火車 向 你 開過來 的 時候 ， 你 會 覺得 汽笛聲 變 尖銳 了 。 只 看 視訊 的話 ， 雙方 都 會 覺得 對方 比 自己 老 得 快 。 可是 考慮到 時間 膨脹 因素 ， 還 要 再 給 對方 補償 一點 時間 ， 計算出來 ， 對方 的 衰老 速度 還是 比 自己 慢 。 總而言之 ， 不管 是 相聚 還是 遠離 ， 只要 有 相對 的 高速 運動 ， 都 會 認為 對方 比 自己 老 得 慢 。 但 這 可 不 是 孿生子 弔詭 ， 只有 先 見面 ， 再 遠離 ， 然後 又 見面 ， 兩 次 見面 時 的 年齡 對比 才 是 實實在在 的 。 否則 ， 就 只 是 各自 座標系 下 起點 不同 的 觀點 而已 。 Q 讀者 提問 ： __UNDEF__ 光速 是 在 真空 中 一樣 ， 但 地球 的 環境 已 不 是 真空 ， 我們 所 感受 的 光速 會 有 變化 嗎 ？ A 萬維鋼 ： 光 在 非 真空 環境 中 的 速度 會 比 真空 中 慢 。 但 這 並 不 是 光速 真的 變慢 了 ， 而是 光 經歷 了 一 系列 的 折射 反射 ， 實際 走 的 路線 變長 了 。 Q 讀者 提問 ： __UNDEF__ 不同 的 座標系 應該 怎麼 理解 ？ 地球 的 座標系 是 以 地球 為 中心 嗎 ？ 那 太陽 的 座標系 是 以 太陽 為 中心 嗎 ？ A 萬維鋼 ： __UNDEF__ 座標系 完全 是 由 觀測 者 自己 決定 的 ， 可以 以 任何 地點 為 中心 。 座標系 的 關鍵 不 在於 座標 原點 （ 也 就 是 中心 ） 在 哪裡 ， 而 在於 它 相對於 誰 靜止 。 當 我們 說 ： 「 在 我 眼 中 ， 你 的 時間 變慢 了 。 」 這 話 的 意思 其實 是 說 ， 在 相對於 我 靜止 的 座標系 中 ， 運動 中 的 你 的 時間 變慢 了 。 其實 我 心 中 知道 ， 你 並 不 覺得 自己 慢 ， 而且 你 還 覺得 我 慢 ， 但 那 都 是 觀點 。 座標系 僅 是 規範 的 說法 。 「 在 我 的 座標系 中 ， 你 這 一 趟 飛 了 十五 年 」 ， 這樣 的 說法 並 不會 引起 歧義 。 Q 讀者 提問 ： __UNDEF__ 高速 行駛 的 物體 會 變短 。