在我們的空間和時(shí)間轉(zhuǎn)換關(guān)系中，我們?cè)O(shè)想的是慣性系沿直線做同一方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并假定時(shí)間和空間長(zhǎng)度的變化與速度變化呈相關(guān)關(guān)系。被加速或減速的慣性系空間長(zhǎng)度會(huì)縮短或變長(zhǎng)，推測(cè)因加速方向長(zhǎng)度縮短而時(shí)間變慢、或因減速方向長(zhǎng)度變長(zhǎng)而時(shí)間節(jié)律變快。因只有相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較大時(shí)才能產(chǎn)生可觀測(cè)的效果，如果相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體一直沿直線做高速運(yùn)動(dòng)，那么物體很快就會(huì)超出我們可觀測(cè)的范圍。所以這種研究大都是以做高速圓周運(yùn)動(dòng)的物體為研究對(duì)象，高速粒子繞環(huán)形通道運(yùn)動(dòng)是圓周運(yùn)動(dòng)，天體的運(yùn)行、衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)也是圓周運(yùn)動(dòng)。
做圓周運(yùn)動(dòng)的物體走行一周后又回到起點(diǎn)，它相對(duì)于中心的運(yùn)動(dòng)速度大小值不變，但它的運(yùn)動(dòng)方向受向心力的作用一直都在改變。在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，對(duì)于兩個(gè)相互垂直的直徑方向，每個(gè)方向的分速度都經(jīng)歷了正反方向和大小的往復(fù)變化過(guò)程，一個(gè)周期內(nèi)速度矢量求和結(jié)果必為零。如果時(shí)間變化與空間長(zhǎng)度變化呈正相關(guān)關(guān)系，圓周運(yùn)動(dòng)的物體經(jīng)過(guò)一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期后，其所攜帶的時(shí)鐘的時(shí)間應(yīng)該與起點(diǎn)處?kù)o止的時(shí)鐘時(shí)間一致，不應(yīng)該有快慢變化。而實(shí)際情況是衛(wèi)星繞地球飛行一段時(shí)間后時(shí)鐘就會(huì)變慢，經(jīng)加速后的環(huán)形飛行的μ介子存續(xù)時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)。雖然人們不是在μ介子上安裝原子鐘測(cè)量時(shí)間，但原子鐘計(jì)時(shí)工作原理是以微觀粒子的空間變化為基礎(chǔ)的，μ介子的存續(xù)性質(zhì)也決定于微觀粒子內(nèi)的空間變化，兩者在做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)表現(xiàn)出同樣的時(shí)間變化特征。
因?yàn)閳A周運(yùn)動(dòng)的物體在兩個(gè)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(huì)不停地縮脹，不像直線運(yùn)動(dòng)的物體加速完成后長(zhǎng)度就固定不變。原子鐘在做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)呈現(xiàn)不規(guī)則的顫動(dòng)現(xiàn)象，圓周運(yùn)動(dòng)的物體如同被一外力周期性地揉捏，顫動(dòng)使原子能階間的輻射躍遷變慢，使它的輻射振蕩周期變長(zhǎng)，也就是時(shí)間變慢。圓周運(yùn)動(dòng)物體中的時(shí)鐘時(shí)間變慢除取決于時(shí)間工具本身的特性外，還取決于其運(yùn)動(dòng)時(shí)被揉捏的頻率和幅度。顫動(dòng)的頻率決定于圓周運(yùn)動(dòng)的周期，也就是繞中心運(yùn)動(dòng)的角速度ω，顫動(dòng)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(dòng)的時(shí)間變化系數(shù)
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(shí)間流逝較慢，而低處的原子鐘時(shí)間流逝較快。高處和低處的原子鐘的運(yùn)動(dòng)角速度一致，如果時(shí)鐘變化特性也一樣，那么高處線速度快的原子鐘時(shí)間減少量就較多，而低處線速度慢的原子鐘時(shí)間減少的量就相對(duì)較少，因此低處的時(shí)鐘會(huì)走得更快，而高處的走得更慢。
5. 時(shí)間旅行
雙生子佯謬思想實(shí)驗(yàn)說(shuō)的是一對(duì)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(jīng)一段時(shí)間旅行后回到地球與弟弟會(huì)合。在飛船和地球兩個(gè)相對(duì)的參照系中，如果根據(jù)相對(duì)論的相對(duì)性原理，以地球?yàn)殪o止的參照系，飛船就是在做相對(duì)高速運(yùn)動(dòng)，會(huì)面時(shí)哥哥就應(yīng)比弟弟年輕；如果以飛船為靜止參照系，而地球就相當(dāng)于在做高速運(yùn)動(dòng)，會(huì)面時(shí)弟弟應(yīng)該比哥哥年輕。那么，兩人走到一起結(jié)果應(yīng)會(huì)是什么呢？只能只有一個(gè)變得相對(duì)更老，一個(gè)則變得相對(duì)更年輕。其實(shí)不用這么復(fù)雜的思想實(shí)驗(yàn)，通過(guò)簡(jiǎn)單的推理一樣可以揭示出相對(duì)論中的邏輯問(wèn)題。假如太空中有兩個(gè)高速飛行器，同時(shí)以相同的速度從同一個(gè)原點(diǎn)朝相反方向高速飛離。按照相對(duì)性原理，兩個(gè)飛行器內(nèi)的時(shí)間相對(duì)于原點(diǎn)就是減少了一個(gè)相同的時(shí)間1t，但如果以其中的一個(gè)飛行器為參照系，則另一個(gè)飛行器中的時(shí)間就減少了2t。因飛行器的速度遠(yuǎn)小于無(wú)線電波傳播速度，所以可以相互通信，那么在同一時(shí)刻，任一飛行器內(nèi)的時(shí)間到底是應(yīng)減少t還是2t？或是其他的時(shí)間值？
相對(duì)論利用時(shí)空曲線可以對(duì)雙生子佯謬做出很復(fù)雜的解釋，但在各種各樣的解釋版本中，都會(huì)把加速度作為一個(gè)基本的參照量。認(rèn)為被加速過(guò)的慣性系時(shí)間流逝相對(duì)變慢，沒(méi)被加速的慣性系時(shí)間流逝相對(duì)較快。這說(shuō)明加速度不是個(gè)完全相對(duì)關(guān)系的量，而是與慣性系的時(shí)間節(jié)律有關(guān)的量，不是相互等同的關(guān)系。被加速的參照系有外力的作用，將引起參照系內(nèi)物體空間密度的變化，從而引起時(shí)間節(jié)律的變化，而不受外力作用沒(méi)有加速度的參照系則不會(huì)產(chǎn)生空間密度和時(shí)間節(jié)律的變化。
根據(jù)空間密度轉(zhuǎn)換關(guān)系公式（12），我們就可對(duì)雙生子佯謬做出簡(jiǎn)單而明白的解釋。因加速度是有方向的矢量，如果一個(gè)加速方向的飛行過(guò)程空間縮短、時(shí)間變慢，那么另一個(gè)減速方向的飛行過(guò)程就會(huì)空間變長(zhǎng)、時(shí)間變快。如果假定出發(fā)和返回點(diǎn)的空間位置相同，則只要去旅行的人回來(lái)會(huì)面，他就必然要經(jīng)過(guò)兩個(gè)互為相反的過(guò)程，旅行者的時(shí)鐘變慢時(shí)間和變快時(shí)間正負(fù)抵消，總和為零，旅行者所帶的原子鐘上的時(shí)間與留在原處的原子鐘時(shí)間一致。同樣的道理，在太空中從同一原點(diǎn)向相反方向飛行的飛行器中的原子鐘時(shí)間就會(huì)各不相同，與基礎(chǔ)速度一致的方向飛行的原子鐘時(shí)間就會(huì)變慢，與基礎(chǔ)速度方向相反方向飛行的原子鐘時(shí)間就會(huì)變快。如果飛行速度大小一致，則變化的幅度就應(yīng)相同。
在實(shí)際的加減速中，因基礎(chǔ)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(shí)間變化應(yīng)該都是變慢。時(shí)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(jié)果，而不是什么時(shí)空曲線所導(dǎo)致的結(jié)果。
時(shí)間旅行的想法是本體論的時(shí)間觀念，這是一種實(shí)在化的時(shí)間觀。他們認(rèn)為時(shí)間就如同河水般的往前流動(dòng)，或像傳送帶一樣往前運(yùn)動(dòng)，所有的空間存在物的時(shí)間都一起向前流逝。本知論哲學(xué)認(rèn)為不存在這樣實(shí)在化的時(shí)間，人們把序列參照物的相對(duì)運(yùn)動(dòng)作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，參照物的運(yùn)動(dòng)并不具有實(shí)在性。人們可以通過(guò)觀測(cè)不同的時(shí)間測(cè)量工具，在同一變化的非慣性系中時(shí)間變化是否同步驗(yàn)證相對(duì)論時(shí)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(shí)間變化同步，如果放在人造衛(wèi)星上時(shí)間變化不能同步，則說(shuō)明相對(duì)論的實(shí)在化時(shí)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(shí)間參照物，也可以用水中魚(yú)的游動(dòng)作為參照物，還可以以水面漣漪的波動(dòng)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(zhǎng)變化沒(méi)有關(guān)系。就如同一個(gè)人戴機(jī)械表，另一個(gè)人戴電子手表，機(jī)械表一般會(huì)越走越慢，電子表走行一般相對(duì)更準(zhǔn)時(shí)，戴機(jī)械表的人不應(yīng)認(rèn)為自己就會(huì)更年輕。在假設(shè)其他外界環(huán)境條件對(duì)人的生理代謝無(wú)影響的情況下，如果空間變化使人的生理代謝也相應(yīng)變慢，在飛船上的人返回時(shí)應(yīng)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(lái)時(shí)就應(yīng)該變得更老。我們這樣廢除了實(shí)在的時(shí)間觀只能使想時(shí)間旅行的人失望，科幻作品也會(huì)失去創(chuàng)作的題材，但時(shí)間本就是一種空間現(xiàn)象，我們既不能將之絕對(duì)化，也不能將之實(shí)在化。
