當(dāng)你看到這個(gè)標(biāo)題，還依然義無(wú)反顧地點(diǎn)進(jìn)來(lái)時(shí)，我要向你表達(dá)敬意。
我相信，大多數(shù)都聽(tīng)說(shuō)過(guò)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論，而且絕大多數(shù)的理工科學(xué)生在大學(xué)期間都會(huì)有修相對(duì)論相關(guān)的課程。然而時(shí)至今日，如果想讓我們回憶一下相對(duì)論的原理和推導(dǎo)過(guò)程，我想大多數(shù)人會(huì)一臉懵逼。
不過(guò)，相對(duì)論絕對(duì)是一個(gè)很有意思的話題，即使不知道原理，你大概還是知道一些他推導(dǎo)出來(lái)的靈異的結(jié)論。比如，一個(gè)物體在高速運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，它的時(shí)間會(huì)變慢，它的長(zhǎng)度會(huì)變短。甚至，你可能還了解過(guò)一些有趣的思想實(shí)驗(yàn)，比如著名的“雙生子佯謬”。
這個(gè)故事是這樣的，你有一個(gè)雙胞胎妹妹，在你們20歲的這一年，你接到了一個(gè)乘坐高速宇宙飛船前往外太空探險(xiǎn)的任務(wù)。臨行之前，你們相擁在一起，這一別就不知道是多少年以后才能相見(jiàn)了。
然后你出發(fā)了，在太空中，你歷盡千難萬(wàn)苦，打過(guò)妖怪，得過(guò)寶物，見(jiàn)過(guò)太陽(yáng)風(fēng)暴，躲過(guò)太空垃圾。終于，整整30年后，你回到了地球。你迫不及待地找到妹妹，想要與她分享這些年的所見(jiàn)所得，沒(méi)想到，她已經(jīng)70歲了。走的時(shí)候你們兩人一樣大，回來(lái)的時(shí)候，你妹妹比你老了20年。
為什么會(huì)這樣，這是玄幻小說(shuō)嗎？不是的，這是真實(shí)會(huì)發(fā)生并且已經(jīng)被實(shí)驗(yàn)證明了的效應(yīng)，物理學(xué)家們，甚至可以通過(guò)你飛船的速度和行駛的距離，準(zhǔn)確地計(jì)算出你會(huì)比你妹妹年輕多少。這就是相對(duì)論效應(yīng)。
太反人類直覺(jué)了。所以相對(duì)論是個(gè)非常精深難懂的理論么？確實(shí)如此，據(jù)說(shuō)愛(ài)因斯坦剛剛發(fā)表狹義相對(duì)論的時(shí)候，全世界只有2.5人能理解。但那是相對(duì)論剛剛誕生時(shí)候的狀況了，現(xiàn)在呢？要知道，相對(duì)論可是在1905年發(fā)表的，我們以現(xiàn)代人的智商和知識(shí)儲(chǔ)備，沒(méi)有理由無(wú)法理解一個(gè)清朝末年誕生的理論。
而當(dāng)你了解了一些相對(duì)論知識(shí)以及他的推導(dǎo)過(guò)程，你會(huì)體會(huì)到我之前多次提到的那個(gè)論點(diǎn)：我們生活的世界真的非常精彩。
在開(kāi)始之前，讓我們回憶一下，學(xué)生時(shí)代曾經(jīng)多次折磨我們的牛頓三大定律的前兩個(gè)（學(xué)霸們忽略這句話）。
牛頓第一定律是說(shuō)，在沒(méi)有外力作用的情況下，物體會(huì)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或者靜止。
牛頓第二定律是說(shuō)，力，會(huì)改變物體的運(yùn)動(dòng)方式。注意，這里說(shuō)的是，力是改變運(yùn)動(dòng)的原因，而不是使其運(yùn)動(dòng)的原因。
這兩個(gè)定理，想必大家都非常熟悉，但這里面其實(shí)蘊(yùn)含了一個(gè)很深刻的道理，那就是，勻速直線運(yùn)動(dòng)和靜止，其實(shí)是*一回事*。
怎么能是一回事呢，我在高速路上以150公里每小時(shí)的速度，進(jìn)行勻速直線運(yùn)動(dòng)，你能跟交警說(shuō)，我跟靜止其實(shí)是一回事，你不能罰我款么？
確實(shí)是一回事，你這個(gè)150公里每小時(shí)是有個(gè)相對(duì)的參照物的，那就是地面。想象一下，如果有一輛跟你速度完全一樣的汽車在你旁邊開(kāi)著，你往他那看，是不是感覺(jué)他就像是靜止了一樣。這時(shí)候，你相對(duì)于那輛車，就是靜止的。所以脫離參照系談速度，都是在耍流氓。只不過(guò)，我們?nèi)粘Ｉ钪?，已?jīng)默認(rèn)了參照系就是地面，所有的速度都是相對(duì)地面而言的，所以才會(huì)省略參照系，直接說(shuō)速度。
但我們的地面是靜止的么？當(dāng)然不是，我們知道，地球每個(gè)時(shí)刻都在對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行著公轉(zhuǎn)，自己還有自轉(zhuǎn)。而我們太陽(yáng)系還繞著銀河系中心進(jìn)行著那個(gè)級(jí)別的公轉(zhuǎn)。簡(jiǎn)而言之，我們的地面完全不是靜止的，而是在時(shí)時(shí)刻刻進(jìn)行著非常復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。
因此，我們完全可以進(jìn)行這樣一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)。假設(shè)，我們其實(shí)是生活在一個(gè)巨大的豪華游輪之上，這個(gè)游輪非常平穩(wěn)，沒(méi)有任何顛簸。在游輪上有一個(gè)全封閉的大廳，你可以做任何想做的物理實(shí)驗(yàn)。那，在不和外界發(fā)生任何聯(lián)系的情況下，你能通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)判斷游輪是靜止還是運(yùn)動(dòng)的么？
比如，你垂直向上拋一個(gè)小球，看看他會(huì)不會(huì)落回到原地？會(huì)的。比如，你向船里不同的方向用同樣的力踢出一個(gè)足球，看看他們?cè)诟鱾€(gè)方向上的速度會(huì)不會(huì)一致？會(huì)的。
總而言之只要游輪一直保持平穩(wěn)，你通過(guò)任何的力學(xué)實(shí)驗(yàn)，都是無(wú)法判斷游艇是運(yùn)動(dòng)還是靜止的。這個(gè)道理是伽利略想明白的，其實(shí)這個(gè)道理就是相對(duì)論，是“伽利略的相對(duì)論”。
聽(tīng)完剛剛的描述，你會(huì)感覺(jué)相對(duì)論很簡(jiǎn)潔，很完美，還很有哲理含義。我們生活的世界里，萬(wàn)事萬(wàn)物都是相對(duì)的，沒(méi)有什么東西是特殊的。如果，你立志當(dāng)一名哲學(xué)家，你甚至可以馬上開(kāi)始思考世界的本源，發(fā)掘人性的墮落，然后洋洋灑灑地寫(xiě)出一本哲學(xué)觀念大部頭。
且慢，如果相對(duì)論如此平凡和簡(jiǎn)單，今天我們憧憬膜拜的愛(ài)因斯坦大神也就沒(méi)什么可稱贊的了。
剛剛，伽利略發(fā)現(xiàn)的事實(shí)是，你做任何*力學(xué)*實(shí)驗(yàn)，都無(wú)法判斷自己是運(yùn)動(dòng)還是靜止。而愛(ài)因斯坦大神把這句話擴(kuò)展了一下，變成了，不用限制在力學(xué)，你*不管做什么*實(shí)驗(yàn)，都無(wú)法判斷自己是運(yùn)動(dòng)還是靜止。
這句話有什么問(wèn)題么，有，通過(guò)這一判斷，可以推斷出一個(gè)所有人的目瞪口呆的事實(shí)：
這件事就是，光速，在所有的坐標(biāo)系下，都是一樣的！
如果你一眼看上去，還沒(méi)什么感覺(jué)，我舉個(gè)例子。比如，你正在開(kāi)著一輛時(shí)速360公里每小時(shí)，也就是每秒0.1公里，的車向我駛過(guò)來(lái)，在車上，你以50公里每小時(shí)的速度，向我扔一個(gè)石頭，那請(qǐng)問(wèn)，石頭相對(duì)于我的速度是多少呢？
這個(gè)題，小學(xué)生都會(huì)做，答案是360 + 50 = 410公里每小時(shí)。很簡(jiǎn)單。
但是我把條件換一下，如果你不是向我扔一個(gè)石頭，而是用一個(gè)手電筒向我照過(guò)來(lái)，已知光速是30萬(wàn)公里每秒，你車的速度是0.1公里每秒，所以光相對(duì)于我的速度是不是每秒30萬(wàn).1公里呢？
不是！不管我和你的相對(duì)速度是多少，無(wú)論是我來(lái)測(cè)量還是你來(lái)測(cè)量，我們之間，這束光的光速*都是每秒30萬(wàn)公里*。
也就是說(shuō)，光速在任何坐標(biāo)系下都是一樣的！
怎么可能，我們的世界怎么會(huì)是這樣的？這到底是怎么推理出來(lái)的？且聽(tīng)下回分解。
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