A differenza delle trasformazioni Galileane in cui il tempo risulta assoluto ovvero invariante per cambiamento di sistema di riferimento in moto inerziale nelle trasformazioni di Lorentz il tempo nei sistemi di riferimento in moto dipende dalla velocità relativa dei sistemi e dalla posizione in cui avviene il fenomeno.
Questo determina che il tempo misurato in un sistema e il tempo misurato in un altro sistema in moto relativo non sono uguali. Il tempo in un sistema in cui il fenomeno che si misura è in quiete si chiama tempo proprio e risulta più breve del tempo misurato nel sistema in cui il fenomeno è in moto.
Una importante evidenza sperimentale della dilatazione dei tempi è dato dalla vita media del mesone µ. Tale mesone nel sistema di riferimento in cui sono fermi, tempo proprio, ha una vita media di 2,15 *10 a meno 6 secondi.
Se anche viaggiasse alla velocità della luce potrebbe percorrere solo 645 m e non potrebbero arrivare sulla terra. Ma se applichiamo le formule di trasformazione di Lorentz per il tempo otteniamo nel nostro sistema di riferimento una vita media più lunga di quindici volte tempo sufficiente a far raggiungere la terra dal muone.
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