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通俗理解爱因斯坦的广义和狭义相对论，值得珍藏( 二 )

相对论


什么是「以太」？
又是亚里士多德这位老同学提出的概念：空间是以太组成的，只是我们看不见而已，静止和运动都是相对空间而言，也就是说「我相对于空间的速度是10」，而不是「我相对于你的速度是 10」 。这种观点，再算上亘古不变的一维时间，称之为牛顿时代的「绝对时空观」
这在当时是很主流的一个假说，著名的科学家迈克尔逊，诺贝尔物理学奖得主，绝对的大牛人，他就一直在找以太，结果找了8年，亲手把以太理论给掐死了 。
回到相对论
「光速不变原理」＋「相对性原理」，好吧，那然后呢？凭这两个就能颠覆世界了？没错，有这两样东西就够了，大家注意，老司机爱因斯坦开始飚车了！
假设老司机把车速飙到光速的 50%，然后，车厢天花板发出一束光，垂直照到地板上 。对车厢内的人来说，车厢是没有速度的，相当于在一个静止的车厢里，从上往下照一束光，那么结果很简单，这光就是直线照到地上而已 。所以这束光走过的路程就是车厢的高度，花费的时间：车厢高度/光速 。
但对车厢外的人来说，事情就有点麻烦了，光束是在移动的车厢里从上往下照的，这个过程中车厢一直在移动，所以光走的路径是一条斜线 。
就好像从车厢顶部打一颗子弹到地上，在车厢内的人看起来，子弹是直线下落的，但在车厢外的人看来，子弹其实是斜着落地的，斜着跑当然比直线跑的路程更远 。
这在经典物理学里面是没啥问题的 。因为子弹的速度还得加上车厢移动的速度，所以子弹的实际速度是增加了，即便路程增加了，最后算下来时间是一样的 。
但是，爱因斯坦说了，光速是不变的，无论你车厢移动速度是多少，光速始终还是那个光速，于是，事情就大条了，因为路程变多了，而光速不变，这样算下来时间也就得变多了！
同样一件事，车厢内的时间比车厢外的时间多，这说法不好交代吧 。
爱因斯坦说，这有啥，光速是不变的，只能委屈时间了，没错，车厢内的时间膨肚了！
时间这东西看不见摸不着，爱因斯坦怎么说都行 。咱们换个例子 。
老司机飚车的过程中，在车厢的中间位置，闪一下光，相当于点亮一个电灯泡，对车厢内的人来说，车厢是静止的，那么光线应该是同时照亮前壁和后壁 。但对车厢外的人来说，车在前进，而光速不变，所以光应该先照亮后壁，然后再照亮前壁 。这就不是时间膨胀不膨胀的问题了 。
如果前后壁分别有个接收器，那么这两个接收器到底是同时接收到信号，还是一前一后接受到信号 。
爱因斯坦说，你们压根不知道啥叫「同时」，如何判断在两个地方发生的两个事件是否同时？当这两个事件发生的瞬间各自发出一个闪光信号，如果光同时到达这两个地方的中间位置，那么就认为这两个事情是同时发生的，不然就是不同时的 。所以车厢内的人看是同时的，车厢外的人看是不同时的，「同时」也是相对的 。
各位看明白没？这「光」真是集爱因斯坦万千宠爱于一身，连时间都要按照光的脚步走 。
再举个例子，假设太阳突然消失了，8分钟后，地球就会知道，那地球人有没有可能在太阳消失的一瞬间就知道？爱因斯坦说，完全不可能，太阳消失后，地球依然可以感受到阳光，感受到太阳的引力，无论用什么方法都无法在8分钟内得知太阳消失了 。
就算你在太阳上找个人给你打电话，无线电信号也得经过8分钟才能飞到地球 。那么问题来了，对于地球人而言，太阳到底是在8分钟前消失的，还是现在消失的？
好吧，我承认已经有点糊涂了，索性再把问题搅乱些 。车厢内的人怎么测量车厢长度呢？
这个很简单，拿个刻度尺直接量就行了 。但是对车厢外的人来说就比较麻烦了，因为车厢是在运动的 。但是你拿的刻度尺是静止的 。
你必须在同一时间记下车头和车尾的刻度尺读数 。如果按照爱因斯坦定义的那个同时，那么你量下来就会发现，运动的车厢比静止的车厢要短，这个结论会不会有点扯？
爱因斯坦说，在「光」面前，时间都能委屈，长度算什么！物体沿着运动方向的长度会收缩，这叫「长度收缩效应」，简称「尺缩效应」，得了，那质量多半也节操难保了 。
没错，因为时间和速度相关，速度和动能相关，动能和质量相关，这样推导下来，质量也就不是原来的质量了 。爱因斯坦说：质量会随着速度增加而增加，然后结合动量和动能公式，就得到了大名鼎鼎的质能方程：E=MC 的平方 。


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