4. 圓周運動
在我們的空間和時間轉換關系中，我們設想的是慣性系沿直線做同一方向的相對運動，并假定時間和空間長度的變化與速度變化呈相關關系。被加速或減速的慣性系空間長度會縮短或變長，推測因加速方向長度縮短而時間變慢、或因減速方向長度變長而時間節(jié)律變快。因只有相對運動速度較大時才能產生可觀測的效果，如果相對運動的物體一直沿直線做高速運動，那么物體很快就會超出我們可觀測的范圍。所以這種研究大都是以做高速圓周運動的物體為研究對象，高速粒子繞環(huán)形通道運動是圓周運動，天體的運行、衛(wèi)星繞地球旋轉的運動也是圓周運動。
做圓周運動的物體走行一周后又回到起點，它相對于中心的運動速度大小值不變，但它的運動方向受向心力的作用一直都在改變。在一個運動周期內，對于兩個相互垂直的直徑方向，每個方向的分速度都經歷了正反方向和大小的往復變化過程，一個周期內速度矢量求和結果必為零。如果時間變化與空間長度變化呈正相關關系，圓周運動的物體經過一個運動周期后，其所攜帶的時鐘的時間應該與起點處靜止的時鐘時間一致，不應該有快慢變化。而實際情況是衛(wèi)星繞地球飛行一段時間后時鐘就會變慢，經加速后的環(huán)形飛行的μ介子存續(xù)時間會延長。雖然人們不是在μ介子上安裝原子鐘測量時間，但原子鐘計時工作原理是以微觀粒子的空間變化為基礎的，μ介子的存續(xù)性質也決定于微觀粒子內的空間變化，兩者在做圓周運動時會表現出同樣的時間變化特征。
因為圓周運動的物體在兩個垂直方向的分速度大小在不斷的變化，所以它在空間上就會不停地縮脹，不像直線運動的物體加速完成后長度就固定不變。原子鐘在做圓周運動時會呈現不規(guī)則的顫動現象，圓周運動的物體如同被一外力周期性地揉捏，顫動使原子能階間的輻射躍遷變慢，使它的輻射振蕩周期變長，也就是時間變慢。圓周運動物體中的時鐘時間變慢除取決于時間工具本身的特性外，還取決于其運動時被揉捏的頻率和幅度。顫動的頻率決定于圓周運動的周期，也就是繞中心運動的角速度ω，顫動的幅度取決空間密度因子β，用公式表示就是：
dt = β ω P3
dt =（1－v/C）-1/2 ω P3 或：
dt =（1－v/C）-1/2 v/r P3 （19）
P3是原子鐘顫動的時間變化系數
利用上面的公式，在不考慮引力作用的前提下，我們就可很容易地解釋為何高處的原子鐘時間流逝較慢，而低處的原子鐘時間流逝較快。高處和低處的原子鐘的運動角速度一致，如果時鐘變化特性也一樣，那么高處線速度快的原子鐘時間減少量就較多，而低處線速度慢的原子鐘時間減少的量就相對較少，因此低處的時鐘會走得更快，而高處的走得更慢。
5. 時間旅行
雙生子佯謬思想實驗說的是一對雙胞胎，弟弟留在地球上，哥哥乘坐火箭到太空高速旅行，在太空旅行的哥哥經一段時間旅行后回到地球與弟弟會合。在飛船和地球兩個相對的參照系中，如果根據相對論的相對性原理，以地球為靜止的參照系，飛船就是在做相對高速運動，會面時哥哥就應比弟弟年輕；如果以飛船為靜止參照系，而地球就相當于在做高速運動，會面時弟弟應該比哥哥年輕。那么，兩人走到一起結果應會是什么呢？只能只有一個變得相對更老，一個則變得相對更年輕。其實不用這么復雜的思想實驗，通過簡單的推理一樣可以揭示出相對論中的邏輯問題。假如太空中有兩個高速飛行器，同時以相同的速度從同一個原點朝相反方向高速飛離。按照相對性原理，兩個飛行器內的時間相對于原點就是減少了一個相同的時間1t，但如果以其中的一個飛行器為參照系，則另一個飛行器中的時間就減少了2t。因飛行器的速度遠小于無線電波傳播速度，所以可以相互通信，那么在同一時刻，任一飛行器內的時間到底是應減少t還是2t？或是其他的時間值？
相對論利用時空曲線可以對雙生子佯謬做出很復雜的解釋，但在各種各樣的解釋版本中，都會把加速度作為一個基本的參照量。認為被加速過的慣性系時間流逝相對變慢，沒被加速的慣性系時間流逝相對較快。這說明加速度不是個完全相對關系的量，而是與慣性系的時間節(jié)律有關的量，不是相互等同的關系。被加速的參照系有外力的作用，將引起參照系內物體空間密度的變化，從而引起時間節(jié)律的變化，而不受外力作用沒有加速度的參照系則不會產生空間密度和時間節(jié)律的變化。
根據空間密度轉換關系公式（12），我們就可對雙生子佯謬做出簡單而明白的解釋。因加速度是有方向的矢量，如果一個加速方向的飛行過程空間縮短、時間變慢，那么另一個減速方向的飛行過程就會空間變長、時間變快。如果假定出發(fā)和返回點的空間位置相同，則只要去旅行的人回來會面，他就必然要經過兩個互為相反的過程，旅行者的時鐘變慢時間和變快時間正負抵消，總和為零，旅行者所帶的原子鐘上的時間與留在原處的原子鐘時間一致。同樣的道理，在太空中從同一原點向相反方向飛行的飛行器中的原子鐘時間就會各不相同，與基礎速度一致的方向飛行的原子鐘時間就會變慢，與基礎速度方向相反方向飛行的原子鐘時間就會變快。如果飛行速度大小一致，則變化的幅度就應相同。
在實際的加減速中，因基礎速度方向在不斷變化的可能性較大，加減速所引起的原子鐘時間變化應該都是變慢。時間節(jié)律變化是作用力引起的原子空間密度變化后所引起的原子振蕩周期變化的結果，而不是什么時空曲線所導致的結果。
時間旅行的想法是本體論的時間觀念，這是一種實在化的時間觀。他們認為時間就如同河水般的往前流動，或像傳送帶一樣往前運動，所有的空間存在物的時間都一起向前流逝。本知論哲學認為不存在這樣實在化的時間，人們把序列參照物的相對運動作為時間標準，參照物的運動并不具有實在性。人們可以通過觀測不同的時間測量工具，在同一變化的非慣性系中時間變化是否同步驗證相對論時空觀的正確與否。比如銫和鋰兩種不同的原子鐘，在地球上時間變化同步，如果放在人造衛(wèi)星上時間變化不能同步，則說明相對論的實在化時空觀不能成立。
空間就如同水塘，你可以用塘中的烏龜爬行作為時間參照物，也可以用水中魚的游動作為參照物，還可以以水面漣漪的波動作為參照，這都不影響你在水中游泳的速度。序列參照物的原子鐘因空間密度變化而走慢或走快，這與人的生長變化沒有關系。就如同一個人戴機械表，另一個人戴電子手表，機械表一般會越走越慢，電子表走行一般相對更準時，戴機械表的人不應認為自己就會更年輕。在假設其他外界環(huán)境條件對人的生理代謝無影響的情況下，如果空間變化使人的生理代謝也相應變慢，在飛船上的人返回時應該變得更年輕；如果空間變化使人的生理代謝變得更快，飛船上的人回來時就應該變得更老。我們這樣廢除了實在的時間觀只能使想時間旅行的人失望，科幻作品也會失去創(chuàng)作的題材，但時間本就是一種空間現象，我們既不能將之絕對化，也不能將之實在化。
