Question

狭义相对论基础中的固有时为什么说固有时是最短的

Answer 1

经典的解释就是高速火车光子钟理想实验，设车厢顶部和底部各放置一平面镜，镜面相距h，其间有一光子竖直运动，分析光子在镜面间往返一次的时间间隔，车上相对于镜面系统静止的参考系看来光子往返路程为2h，而在车下的运动参考系看来光子往返的过程中车厢向前移动，总距离必然长于2h，所以必然静止系用时最短。
从数学角度来看，首先注意洛伦兹变换遵守时空距离（用L表示）不变的原则，即：
L²=x²+y²+z²-(ct)²=x`²+y`²+z`²-(ct`)²=L`²【题主可以代入洛伦兹变换自行验证】
然后分析静止参考系中同位不同时的两个事件，两个事件的时空距离L为一个纯时间间隔；而在运动系中，L`则同时包含了空间和时间间隔，为了保证L（L`）不变，那么L`系中多出来的空间间隔必须要更多的时间间隔来抵消，因此固有时最短。