在愛因斯坦之前，牛頓定律是統(tǒng)治著物體運(yùn)動物理學(xué)，1687年牛頓認(rèn)為引力影響了宇宙內(nèi)的所有物體，地球繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的引力與蘋果落到地面上是一個道理，但并沒有指出引力的起源。愛因斯坦的相對論徹底改變了我們對對空間、時間、質(zhì)量、能量以及引力的聯(lián)系的理解。
愛因斯坦的質(zhì)能方程無疑是個完美的作品，它指出了質(zhì)量和能量之間的對應(yīng)關(guān)系，讓我們明白小小的原子核為什么擁有如此巨大的能量。
哲學(xué)家大衛(wèi)-休謨是一個經(jīng)驗(yàn)主義者和懷疑論者，他認(rèn)為科學(xué)的概念必須通過經(jīng)驗(yàn)和證據(jù)來佐證，而不是通過一個人的推理。他還認(rèn)為時間一旦離開了物體的運(yùn)動是無法存在的。
1905年，愛因斯坦提出了兩個定律，第一個是物理定律對于任何一個觀察者而言都是不變的，即在任何一個慣性系中物理定律都是相同的，不會因?yàn)閼T性系的改變而變化；第二個為光速是恒定的。
愛因斯坦計(jì)算出的光速為每秒186,000英里，大約為每秒299338公里。根據(jù)這兩個定律，愛因斯坦完成了狹義相對論的框架，當(dāng)物體運(yùn)動速度接近光速時，質(zhì)量會無限增大。
有趣的是，時間對于每個觀察者而言都是不同的，當(dāng)觀察者的速度接近光速時，其時間的流逝就趨于緩慢，相比較靜止的觀察者而言，后者的時間流逝得更快，這種現(xiàn)象也被稱為時間膨脹。這就會導(dǎo)致以接近光速旅行的冒險者回到地球后，他會發(fā)現(xiàn)身邊的人都老了，而他仍然年輕。
根據(jù)愛因斯坦的理論還有一個有趣的現(xiàn)象，這就是尺縮效應(yīng)。當(dāng)一個物體以非?？斓乃俣冗\(yùn)動時，物體的長度會變短，沿著運(yùn)動的方向上看，接近光速運(yùn)動的宇宙飛船似乎變短了。事實(shí)上這個現(xiàn)象對于任何一個運(yùn)動物體而言都存在，只不過我們無法察覺到自己的汽車是否變短而已。
根據(jù)質(zhì)能方程，我們還可以得知接近光速運(yùn)動的物體其質(zhì)量會無限增大，這就是我們?yōu)槭裁礋o法進(jìn)行超光速飛行的理論瓶頸。對此，科學(xué)家開始轉(zhuǎn)變思路，從時空的構(gòu)造入手尋找超光速運(yùn)行的方法。
一旦接近光速，宇宙飛船的質(zhì)量就變得無窮大，這就需要更大的能量來推動飛船前進(jìn)，因此就陷入了悖論之中，我們無法獲得無限的能量來推動無限增大質(zhì)量的宇宙飛船。
愛因斯坦認(rèn)為時間和空間是連續(xù)體，因此我們稱之為時空。在愛因斯坦的數(shù)學(xué)體系中，時空有三個維度，第四維是時間維。但隨著時空理論的前進(jìn)，科學(xué)家認(rèn)為宇宙的維度可能高達(dá)11維。
愛因斯坦的相對論認(rèn)為地球繞太陽公轉(zhuǎn)的機(jī)制其實(shí)來自時空扭曲，太陽周圍的時空發(fā)生了扭曲，而地球則沿著測地線公轉(zhuǎn)，這也是空間中最短的路徑。
引力還可以產(chǎn)生引力透鏡，當(dāng)我們觀測遙遠(yuǎn)星系時，科學(xué)家就通過前景大質(zhì)量天體集群產(chǎn)生的引力透鏡觀測更加遙遠(yuǎn)的天體。
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