Question

狭义相对论 速度接近光速时 质量，长度和时间分别会怎么变化？

Answer 1

接近光速会发生“钟慢”“尺缩”效应，时间会膨胀，流逝变慢，尺度会缩短。

相对时间公式：Δt=Δt0/√(1-v^2/c^2)；相对长度公式：l=l0√(1-v^2/c^2)。

以上两个公式中，Δt是运动参考系的单位时间，Δt0是静止参考系的单位时间，l是运动参考系的长度，l0是静止参考系的长度，v是运动速度，c是光速

这里M是改变后的质量，m是改变前的质量，v是运动的速度，c是光速。

追问

请问下 那么长度的改变有方向一说吗？我看很多题都有在一个方向观察得到 另个方向观察不到的说法

追答

长度的改变指的是速度这个方向，别的方向长度还是原来的长度，长度不变。

Answer 2

会有变化，具体情况如下：
先从基本的方面来讲
达到光速时间停止：
假如有一段足够长的笔直公路，你站在甲地，12：00准时从甲地以光速前进。在你开始前进的那一时刻，甲地发生的一切现象也正好以光速向四面八方传播。10分钟以后，也就是12：10分，你到达了乙地。此时在甲地12：00钟发生的现象也正好传到乙地，那么你回头看甲地还是12：00的现象，不管你前进了多久，回头看到得一直都是甲地12：00的现象。这就是时间停止的现象。

超越光速时间倒流：
假如有一段足够长的笔直公路，你站在甲地，12：00以2倍光速前进，那么10分钟后到达丙地，不难得出光从甲地传播到丙地需要20分钟，意思就是在甲地11：50发生的现象在12：10分正好到达丙地。那么你12：10在丙地看到了甲地在11：50就发生的事情，时间倒流的现象就这样发生了。

相对时间公式：
设从甲地出发，速度为V，前进时间为T1，看到甲地现象的时间为T2=T1V/C。相对时间T=T1-T2=T1（1-V/C）。
公式中可以看出，V=C，T=0。时间停止；V>C，T<0，时间倒流。

光速不可超越理论：
假如有一段足够长的笔直公路，你站在甲地，12：00以2倍光速前进的时候，甲地有一个人在看着你。10分钟后你达到丙地，你达到丙地的现象还要经过20分钟才可以传到甲地。这样一来，甲地的人在12：30分的时候才看到你达到丙地，从而得出你的速度是2/3倍的光速。
设你的速度为V，光速为C，前进距离S，你前进的时间T1=S/V，达到后的现象传回甲地的时间T2=S/C，可以得出甲地的人看你的速度为
V1=S/(T1+T2)=S/(S/V+S/C)=VC/V+C。
从这个公式里就可以看出，不管你的速度V有多大，看起来的速度都不可能达到光速。只有当你的速度是无穷大的时候，看起来才是光速。

接近光速时物体长度变短：
假设一辆长30万千米的火车，车头在A地，车尾在B地，观察者站在B地，火车以光速前进。1秒钟后，车尾到达A地，再过1秒后观察者看到车尾到达A地。得出2秒钟后观察者看到车尾在A地；从运动开始，0.5秒后车头前进15万千米达到C地，BC距离45万千米，再过1.5秒后，观察者看到车头到达C地，得出2秒钟后观察者看到车头在C地。AC距离15万千米，观察得出的火车长度为15万千米。这样看起来火车长度就缩短了。
设观测者甲位于火车尾所在的地面，火车长度L，速度V，火车前进时间T1，T1时间后车尾到达A点，离观测点距离L1，
得出甲看到火车尾在A点时间是T1 + V T1/C，L1=V T1。
再设火车前进时间为T2，火车头到达B点，离观测点距离L2，
得出甲看到火车头在B点时间是T2 +（V T2+L）/C，L2=V T2+L。
如果T=T1 + V T1/C=T2 +（V T2+L）/C，那么得出L2-L1就是T时刻甲看到的火车长度。T2=T1- L/（C+V）
看到的火车长度 L2-L1= V T2+L- V T1 ，把T2=T1- L/（C+V）代入。可得看到的长度为LC/（C+V）。
从这个公式中可以得出：当速度无穷大的时候，（也就是看起来速度无限接近光速的时候）物体长度将变为0。

接近光速时质量无限大：
其实物质本身质量不随速度改变而改变。相对论里提到物质接近光速当然指的是看起来的速度接近光速，从上边的公式可知道，看起来速度接近光速就意味着物体本身需要有无穷大的速度。这本身就是件不可能的事。在看起来速度非常接近光速时，需要再让他加速的话，就会需要使物体本身有无穷大的加速度，那么需要的外力也会是无穷大。这就变相解释为是因为物体的质量无穷大才使得其无法加速的。
希望采纳

所有问题根源关键在于一个“看”。所有观测必须借助光的传播，其实看到的已然是个假象，实际上并没有任何变化。

Answer 3

γ为相对论因子，γ=1/sqr(1-u^2/c^2)，β=u/c，u为惯性系速度，所以γ>1
物体速度越接近光速，γ越大，物体速度越接近于0，γ越接近于1

m'=γm0，m0为静止质量，对于静止的观测者来说，质量比物体静止时偏大

t'=t0/γ，t0为静止的观测者观测出的时间，因此时间偏慢，即钟慢效应

L'=L0/γ，L0为静止的观测者观测出的长度，因此长度减小，即尺缩效应