1905年，這一年愛因斯坦連發(fā)5篇論文，其中就有《論動體的電動力學》，在這篇論文中愛因斯坦首先給出了兩條基本假設，光速不變原理以及相對性原理。
根據(jù)這兩條原理，愛因斯坦推出了同時的相對性，洛倫茲變換，時間膨脹效應，尺縮效應，給出了新的速度合成公式。讓人們對時間和空間有了新的認識。
在同年的愛因斯坦又補發(fā)了最后一篇簡短的論文，在這篇論文中，愛因斯坦給出了質(zhì)速公式，解決了超光速的問題，同時也寫出了那個著名的質(zhì)能公式。
表明了，質(zhì)量只是能量的一種表現(xiàn)形式，讓人們對能量有了一個全新的認識。至此狹義相對論完成，它調(diào)和了經(jīng)典力學和電磁學之間的矛盾。
但是狹義相對論的發(fā)表，并沒有讓愛因斯坦名聲大噪，充其量是讓更多的人認識到了這個在專利局上班的三級技術員。
原因是，愛因斯坦也承認狹義相對論的所有思想都是總結前人的成功，沒有多少原創(chuàng)思想，充其量是他富有了這些數(shù)學公式新的物理意義而已。
其次是，狹義相對論所說的所有效應，在當時都無法驗證，感覺跟我們的生活沒有任何關系。
最后就是狹義相對論中的某些思想，在當時并不被人們理解。因為太過抽象。
比如時間膨脹效應，人們認為運動都是相對的，你相對于我運動，我看到你的時間變慢，而你也可以認為你是靜止的，我在相對于你運動，你看到我的時間變慢，這種相互之間等價的效應，實際上沒有任何真實的效果。
而在愛因斯坦的論文中，這確是真實的效果。確實會發(fā)生兩個參照系時間流逝速度不同的情況。
其實這并不是普通人的疑問，而是1911年4月的波隆哲學大會上，由朗之萬提出的一個佯謬，叫雙生子佯謬。
這個問題在當年就被愛因斯坦解決了，并不是實際情況與理論相違背，而是朗之萬并沒有理解相對論，所以現(xiàn)在叫雙生子佯謬并不合適，應該叫雙生子效應。
雙生子效應是這樣的，有甲乙兩個雙胞胎兄弟，現(xiàn)在讓甲待在地球上，乙乘坐宇宙飛船以接近光速的速度太空旅行，然后返回地球，當他回到地球的時候就會發(fā)現(xiàn)，自己比甲年輕。
因為光速旅行的時間會變慢，如果是以0.9999C旅行的話，那么相對論因子大約為70，也就是說，飛船上的1年等于地球上的70年。
當甲乙兩人分開的時候是20歲，那么等乙返回的時候，就會發(fā)現(xiàn)自己才21歲，而甲都變成了一個90歲的老頭了。
但是別忘了，運動是相對的，地球上的甲可以認為自己比乙年輕，因為在他看來，完全可以認為乙沒有動，而是自己朝著相反的方向旅行了一圈，然后回來，因此他會認為自己比乙年輕。
這兩個結論明顯互相矛盾，那么誰對誰錯？到底是甲年輕，還是乙年輕？
誰對誰錯，這個問題其實很簡單，我們知道狹義相對論的中時間膨脹效應只在慣性系中等效，這是狹義相對論的前提，慣性系中物理定律保持不變。如果我們兩個相對做慣性運動，那你可以認為我的時間變慢，我也可以認為你的時間變慢。
但是只要有一方偏離了慣性系，那么這個效應就不再是等價的，做非慣性運動的人，也就是做變速運動的人相對于慣性系中的人，他的時間變慢效應是真實的。
那么問題是，甲和乙誰經(jīng)歷了非慣性運動？
你可能會認為是乙，因為他坐飛船離開地球的時候，先加速到了0.9999C，然后以這個速度勻速飛行，當他返回地球的時候，勢必要減速到0，然后又朝著地球在加速到0.9999C，很明顯乙在做非慣性運動。
但是甲何嘗不認為是乙不動，自己在加速遠離，然后加速返回的。這個問題沒法解決了？其實不然，別忘了我們是如何定義慣性系的。
相對于孤立質(zhì)點靜止，或做勻速直線運動的參照系，就稱為慣性系。掌握了這一點之后，我們重新思考下雙生子實驗。
在宇宙中，我們可以把一顆流浪行星比作一個孤立質(zhì)點，它漂浮在浩渺的宇宙空間中，不與任何物質(zhì)發(fā)生相互作用，它的運動狀態(tài)就可以看作是一個完美的慣性系（靜止或直線運動）。
現(xiàn)在我們的地球相對于這個流浪行星是靜止的，那么我們的地球也是一個完美的慣性系，現(xiàn)在我們讓乙乘坐飛船經(jīng)歷加速，減速，再加速返回地球，那么乙會認為自然經(jīng)歷了變速運動，自己時間變慢更年輕。
此時甲就不能認為是乙沒有動，是自己做了變速運動，因為現(xiàn)在有了一個絕對完美的慣性系，流浪行星作為參考系，很明顯甲一直相對于流浪行星在做慣性運動，它并沒有經(jīng)歷非慣性運動，而乙的慣性運動是真實的，因為它真的相對于流浪行星在做非慣性運動。
所以乙認為自己比地球上的甲年輕是正確的，因為他真實的偏離了慣性運動。因此雙生子佯謬并不是一個佯謬，而是一個真實的效應，很早都在狹義相對論的基礎上得到了解決。
當然解決解釋雙生子效應的辦法還有很多，我說的這個最為簡單，也更偏向科普。雖然利用閔氏時空圖更加直觀一些，但是我們這些門外漢看起來還是略顯復雜。
相信細心的你，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這樣一個問題，在相對論中，處在不同的運動狀態(tài)的人，都有自己獨立的時間和空間，并且對時間流逝速度的感受以及空間的測量會獲得不同的結果。
但是兩個處在慣性運動狀態(tài)的人，相對論效應是等價的，因此這些效應會相互抵消，比如時間膨脹效應，你認為我慢，我又認為你慢，結果是我們倆之間的時間流逝速度一樣。
經(jīng)過很長時間的相對運動，你不可能比我年輕，我也不可能比你年輕。
但是當你處在非慣性運動的時候，你相對于慣性運動的觀察者來說，你的時間膨脹效應就是真實的。
因此，我們得到的結論就是，要想讓自己變得比其他人年輕，也就是要想讓自己時間的流逝速度比其他人慢，那就是做非慣性運動。
下節(jié)課，我們再詳細說，如何做才能讓自己變得更年輕，以及雙生子效應的驗證實驗。
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