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本系列文章預計會有10個章節，這套文獻將系統的講述物理學本身，今天是第一季第7篇。 自從物理學家邁克爾遜的實驗結果證明了光速不變的結論，即地球的運動不影響相對于地球的光速之后。由于科學不能與實驗事實相悖，所以愛因斯坦接受了這樣的基本假設：光速對于所有宇宙中的觀察者都是相同的，而不論他們是如何相對運動的。 基于這個結論，不難得出，沒有任何一個參考系下的物體能夠超越光速。因為光速是光本身的性質，不受限于任何物質。這是一個很不符合常識的結論，但這就是事實。之所以我們很難接受，是因為我們身處在一個低速的世界。 愛因斯坦在16歲就做了一個思想實驗，如果我以光速運動，那我看到的光會是什么樣的？難道光會靜止不動嗎？ 答案并不是，他說，根據麥克斯韋的理論，不管我以怎樣的速度運動，我自己做的光還是會以光速運動。 對于“光速是絕對的”這一結論，后來愛因斯坦給出了石破天驚、超脫凡俗的解釋，他認為空間的運動影響時間的流逝，導致這個結果的原因是時間變慢了！也就是說，我們移動得越快，我們的時鐘就走得越慢，我們的量尺也越短，所以，我們測量的光速是不變的。 到底什么是狹義相對論？ 因為光速恒定的原因，愛因斯坦才通過計算得到，我們所理解的時間不是絕對的。也就說，我的時間不等于你的時間。 01 愛因斯坦奇跡年 人們把1905年稱為愛因斯坦奇跡年，是一位這一年愛因斯坦發表了6篇論文，這些論文但凡任何一個在今天都能拿諾貝爾物理學獎，其中就包含了狹義相對論！ 1905年6月，26歲的愛因斯坦向德國《物理學紀事》雜志投去一篇論文，題目是《論運動物體的電動力學》。愛因斯坦用光速不變推導出全新的時空觀，他宣布沒有絕對空間，也沒有絕對時間，牛頓的物理學基礎完全崩潰了。至于以太，是根本不存在的。雜志的編輯普朗克在翻過愛因斯坦的最后一頁手稿后，意識到大家接受的科學秩序蕩然無存了。 這位來自瑞士伯爾尼專利局的二級專利員，已經神不知鬼不覺地把傳統的絕對空間和絕對時間概念徹底推翻了，取而代之的是一個性質與我們在尋常經驗中熟悉的任何事物都截然不同的新時空。這就是狹義相對論。 02 時空觀 狹義相對論是一個簡單的理論，無論是在哪個坐標系下勻速直線運動的坐標系中，電動力學都一樣，所以解出來光速也都一樣，是一個常數c，這個c=299,792,458米/秒。 如果我們真的相對于光的速度運動再去觀察光本身，你會發現光并不是靜止的，其還是以光速在運動。愛因斯坦說光并無沒問題，而是我們的時空光有問題。 我們的時空觀是什么？是基于現狀，對時間和空間的看法。 空間就是你處的這個三維世界，抬頭可以看天，低頭可以看地。時間就是我們對事物流失的感覺，比如我在寫文章的過程中我的時間正在流逝，而這個流逝的參考就是我們的秒表。假如我們不參考秒表，我們就會發現自己無非就是在地球上做著規律的圓周運動，而地球轉一圈，時間也就流逝“一周”。 所以很明顯，我所感覺到底的時間和你所感受到的時間和空間是一樣的，那不然為什么會有我們公認的“北京時間”呢，但我們在低速世界里的錯覺。 好，那愛因斯坦為什么說我們的時空觀有問題呢。這是因為狹義相對論告訴我們，時間和空間真不是絕對的！你和我經歷的時間一樣，那都是錯覺，而時間本身會變化。 一個公式：距離S = 速度V × 時間t ，也可以寫成，距離S = 光速c × 時間t 。如果將計算模型變成運動的物體之后的得出的結論就是運動的物體時間會變慢。  總結： 雖然愛因斯坦的相對論無論怎樣，都沒有影響到我們的生活，但如果我們能夠認清世界的本質這將會是一件很有意思的事情，也是我們一生的探索。 開個腦洞，假如我們未來做星際穿越的時候，你可不能問我要多久我能回來，因為我的時間不等于你的時間。而我能給你的時間就需要用愛因斯坦的理論來計算。 你看，我們生存的這個時代，除了繞軌道的衛星用到了相對論的理論，其他基本沒有用到。但是，你不關心的，并不表示不存在。 |
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