到底什么是狭义相对论？07

本系列文章预计会有10个章节，这套文献将系统的讲述物理学本身，今天是第一季第7篇。

自从物理学家迈克尔逊的实验结果证明了光速不变的结论，即地球的运动不影响相对于地球的光速之后。由于科学不能与实验事实相悖，所以爱因斯坦接受了这样的基本假设：光速对于所有宇宙中的观察者都是相同的，而不论他们是如何相对运动的。

基于这个结论，不难得出，没有任何一个参考系下的物体能够超越光速。因为光速是光本身的性质，不受限于任何物质。这是一个很不符合常识的结论，但这就是事实。之所以我们很难接受，是因为我们身处在一个低速的世界。

爱因斯坦在16岁就做了一个思想实验，如果我以光速运动，那我看到的光会是什么样的？难道光会静止不动吗？

答案并不是，他说，根据麦克斯韦的理论，不管我以怎样的速度运动，我自己做的光还是会以光速运动。

对于“光速是绝对的”这一结论，后来爱因斯坦给出了石破天惊、超脱凡俗的解释，他认为空间的运动影响时间的流逝，导致这个结果的原因是时间变慢了！也就是说，我们移动得越快，我们的时钟就走得越慢，我们的量尺也越短，所以，我们测量的光速是不变的。

到底什么是狭义相对论？

因为光速恒定的原因，爱因斯坦才通过计算得到，我们所理解的时间不是绝对的。也就说，我的时间不等于你的时间。

01 爱因斯坦奇迹年

人们把1905年称为爱因斯坦奇迹年，是一位这一年爱因斯坦发表了6篇论文，这些论文但凡任何一个在今天都能拿诺贝尔物理学奖，其中就包含了狭义相对论！

1905年6月，26岁的爱因斯坦向德国《物理学纪事》杂志投去一篇论文，题目是《论运动物体的电动力学》。爱因斯坦用光速不变推导出全新的时空观，他宣布没有绝对空间，也没有绝对时间，牛顿的物理学基础完全崩溃了。至于以太，是根本不存在的。杂志的编辑普朗克在翻过爱因斯坦的最后一页手稿后，意识到大家接受的科学秩序荡然无存了。

这位来自瑞士伯尔尼专利局的二级专利员，已经神不知鬼不觉地把传统的绝对空间和绝对时间概念彻底推翻了，取而代之的是一个性质与我们在寻常经验中熟悉的任何事物都截然不同的新时空。这就是狭义相对论。

02 时空观

狭义相对论是一个简单的理论，无论是在哪个坐标系下匀速直线运动的坐标系中，电动力学都一样，所以解出来光速也都一样，是一个常数c，这个c=299,792,458米/秒。

如果我们真的相对于光的速度运动再去观察光本身，你会发现光并不是静止的，其还是以光速在运动。爱因斯坦说光并无没问题，而是我们的时空光有问题。

我们的时空观是什么？是基于现状，对时间和空间的看法。

空间就是你处的这个三维世界，抬头可以看天，低头可以看地。时间就是我们对事物流失的感觉，比如我在写文章的过程中我的时间正在流逝，而这个流逝的参考就是我们的秒表。假如我们不参考秒表，我们就会发现自己无非就是在地球上做着规律的圆周运动，而地球转一圈，时间也就流逝“一周”。

所以很明显，我所感觉到底的时间和你所感受到的时间和空间是一样的，那不然为什么会有我们公认的“北京时间”呢，但我们在低速世界里的错觉。

好，那爱因斯坦为什么说我们的时空观有问题呢。这是因为狭义相对论告诉我们，时间和空间真不是绝对的！你和我经历的时间一样，那都是错觉，而时间本身会变化。

一个公式：距离S = 速度V × 时间t ，也可以写成，距离S = 光速c × 时间t 。如果将计算模型变成运动的物体之后的得出的结论就是运动的物体时间会变慢。

总结：

虽然爱因斯坦的相对论无论怎样，都没有影响到我们的生活，但如果我们能够认清世界的本质这将会是一件很有意思的事情，也是我们一生的探索。

开个脑洞，假如我们未来做星际穿越的时候，你可不能问我要多久我能回来，因为我的时间不等于你的时间。而我能给你的时间就需要用爱因斯坦的理论来计算。

你看，我们生存的这个时代，除了绕轨道的卫星用到了相对论的理论，其他基本没有用到。但是，你不关心的，并不表示不存在。

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