第五章钟和尺的相对与绝对

对上章最后的相对与绝对的分类表，我们还可以逐步加

以补充。在牛顿时空观里，还有两个绝对的概念，即时间的间

隔和尺的长度。

一个人看到自己的手表走过一分钟，往往以为世界上所

有的钟和表也都同样地走过一分钟，而不管是在哪一种运动

状态的钟。这就是时间间隔的绝对­性­。

类似地，一把直尺的长度，如果从某一个参考系测量它是

一尺。那么，从任何参考系来测量它，它仍旧是一尺。这就是

尺长的绝对­性­。

时间间隔和尺长这两种绝对­性­，在牛顿时空观里是两个

重要的角­色­，但在相对论中却都变成相对的了。

运动钟的变慢

前面已经说过，凡是能测量时间的工具，都是一种“钟”。

利用光速不变­性­，我们也可以设计一种雷达钟。它的结构如

图

5-1。其中有一部雷达和一块反­射­板，板与雷达天线之间

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的距离是

d。雷达发出的信号，受到板的反­射­后，可以再被雷

达接收到。一个来回的距离是

2d，如果信号速度是

c，那么

一个来回所用掉的时间就是

T＝2d/c。

怎样用雷达钟来测量时间

呢？如果一个过程从开始到结

束，雷达信号来回走了五次，这

个过程所需的时间就是

5T。

如果信号走了三个来回，所需

时间就是

3T。这就是说，以信

号来回一次作为度量时间间隔

的单位。

有甲、乙两个人，他们各自

有一个雷达钟。在甲乙两人相对静止时，校准两个钟，使它们

图

5-1 雷达钟的结构

图

5-2 运动钟的变慢

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走得同样快慢。然后，让甲乙两人作相对运动。甲和甲钟向

左，乙和乙钟向右。甲、乙各自会看到什么现象呢？

走得同样快慢。然后，让甲乙两人作相对运动。甲和甲钟向

左，乙和乙钟向右。甲、乙各自会看到什么现象呢？

图

5-2（A））。

因此，在甲看来，乙钟信号一个来回走的距离大于