用通俗易懂的方式，解釋狹義相對論，愛因斯坦真是太偉大了

科學家發現一個離奇的現象，讓他們感覺到特別的驚訝，光速不管在什麼樣的參考系下都等於每秒30萬km。

但是我們大家仔細觀察我們周圍其他的事物，似乎任何一種物體，它的執行速度都需要有一個參考系，這個時候光速似乎就變成絕對的數值了。

當科學家發現這一離奇的科學結論以後，頓時在科學界議論紛紛，各種解釋也是層出不窮。

有人認為出現這種現象的原因很有可能是因為光速太快了，檢測光速的儀器在測速時可能出現了一定的誤差。

但是如果我們仔細理性地來思考這個推測的話，顯然有些站不住腳。

大家思考一下。在我們之前所學到的任何一項物理值，只要這一項物理值有誤差存在，那麼這個誤差一定是一個隨機的數值。

但是面對光速30萬km每秒的這個結論時，無論科學家經過多少次測量計算，最後都等於這個數值。

而且不同的團隊利用不同的測速原理，最後得出來的速度都是30萬km每秒，這就讓人感覺到不可思議了，這顯然30萬km每秒一定不是一個誤差值。

所以這種推測到後來也就沒有被大家再次提起。

後來有一位名叫洛倫茲的物理學家提出了他自己的看法。

他認為一個物體在高速運動的狀態下，長度是會發生一定程度的縮短，例如一根長10m的棍子，如果讓它以接近光速的速度飛行的時候，那麼這根棍子的長度很有可能就會縮短至幾毫米。

發生這種現象的原因正是因為一個物體在高速運動的狀態下，它會與它迎面而來的以太風發生相撞，在以太風的撞擊之後，也就會導致這個物體的長度發生一定程度的縮短。

在我們大家不瞭解這一現象背後原理的時候，乍一看這個結果似乎顯得有些荒謬。

但是在以太論流行的那個年代，這個結論被提出來似乎就顯得合情合理了。

洛倫茲經過大量的推算以後還給出了一個數學公式。這個公式正是用來計算一個物體在不同的速度下縮短的程度是多少。

也就是我們之前經常聽到的洛倫茲變換公式。

洛倫茲看了自己推匯出來的公式以後自己都笑了出來。他自己都覺得不可思議，認為這一定只是數學上的一場遊戲而已。

很顯然按照我們生活上的常理認知來看待這件事情的話，顯然有些說不過去，一個物體的長短怎麼會因為它運動速度的快慢而發生變化？

這似乎和我們的生活發生了矛盾，但是就是這樣一個看起來讓人覺得匪夷所思的公式，卻成就了愛因斯坦後來的狹義相對論。

因為愛因斯坦的狹義相對論在後期使用的過程中會頻繁地使用到洛倫茲變換公式。

但是洛倫茲提出這個公式以後，自己卻一直被矇在鼓裡，他甚至都不知道這個公式的內涵到底是什麼。

這時的愛因斯坦不斷

地

思考，他不斷的推測為什麼在自然界中沒有任何一種物體的速度可以超過光速。

即使放到當時那個年代的科技，可以實現大型強子對撞機的技術，但也只能讓某些粒子加速到0。99倍的光速。

愛因斯坦給出了他自己的解釋，他用速度位移時間三者的關係輕鬆的可以解釋。

我們首先來考慮速度是怎麼來的，速度的計算公式是位移除以時間，但是大家思考一下，位移也就是我們所說的長度。

速度也正是由長度

和時間

相結合而得來的一個物理量。

但是我們平時所提到的長度和時間都是絕對的，也就是說長度和時間不用去看有沒有參考系，但是愛因斯坦一直疑惑的是，為什麼長度和時間不需要參考系，最後結合下來以後得到的速度卻需要一個參考系？

問題到底出現在了哪裡？

愛因斯坦認為可能只有一種原因。那就是：

也許長度和時間也是相對的。

這個想法出現在愛因斯坦的大腦以後，讓他恍然大悟。

長度是相對的，這不是正和洛倫茲所提出的理論不謀而合了嗎？

洛倫茲曾經也認為：

一個物體的長度會隨著速度的增加而縮短。

於是他反覆研究洛倫茲變換公式。此時的愛因斯坦終於悟出一個道理，為什麼任何物體的速度總是不能超過光速？因為長度和時間它們會聯合起來限制著這個物體，不允許它超過光速。

那麼到底是如何聯合起來的呢？我們來舉一個單的例子：

例如有一輛行駛速度高達200m每秒的火車，在火車上有一位人。

這個人以兩米每秒的速度朝著火車頭前進，那麼這個時候站在地面靜止不動的人，他所看到的火車人的速度就是等於200加2，也就是202米每秒。

愛因斯坦認為這個結論按照我們生活常理認知來看的話，似乎沒有什麼問題，但是如果透過物理法則仔細來推敲的話，顯然漏洞百出。

我們再來假設：

假設火車以0。999倍的光速在朝前執行。

這個時候火車裡面同樣有一位乘坐火車的旅客。

這個時候乘坐火車的旅客是不是隻要稍微的給一點速度，再加上火車的速度就可以超過光速？

按照我們以前的認知，自認為是這樣的，但是答案卻是否定的。

因為當一個物體的速度特別快的時候，那麼這個物體的長度就會縮短，並且它周圍的時間流逝速度也會跟著變慢。

當一位旅客乘坐速度達到0。999倍光速的火車時，那麼站在地面上靜止不動的人，這個時候看旅客的話，其實這位旅客根本就跑不起來。

因為此時地面上靜止不動的人看到火車以及火車上的旅客，他們會縮短的特別嚴重。

並且他們的時間流逝速度也特別的慢。

地面上的人看到乘坐火車旅客的一個抬腳動作，有可能都需要經歷幾百年的時間。

我們從另外一個角度再來分析：

由於長度的縮短，也不允許火車上面的

人再

增加出來一個速度。

再來假設：

假設火車執行的速度已經達到了光速，那麼站在地球表面靜止不動的人，這個時候看到的火車以及火車上的旅客就會處於一種

特別扁平的狀態

。

而且火車以及旅客他們的狀態

完全是處於靜止的

。

此時乘坐火車的旅客，一點點速度都不能增加出來。

所以站在火車上想要旅客跑出光速或者超光速的這條假想理論，後來也就沒有被

科學家再

提出。

因為這顯然是行不通的一個道理。

長度和時間會結合起來，用這種方式巧妙地阻礙火車上的人超過光速。

那麼說到這裡，大家可能會產生一個疑問，在地球上靜止不動的人看到火車以及火車上的旅客處於一種扁平的狀態，那麼在火車上面的那個人，他們真的就感覺到自己的時間靜止了嗎？

他們有沒有感覺到自己被壓扁的時候呼吸困難，整個人的身體都不舒服？

其實如果大家這樣想的話，那麼就把這一現象想得太絕對了。

扁平狀態只是對於地面的人看來是這種現象。

其實時間和長度就像愛因斯坦所說的一樣，也是一種相對的物理量。

它們也需要參考系，在我們地球表面靜止不動的人看來，那列火車以及火車上面的人處於扁平狀態。

但是在火車上面乘坐的旅客卻絲毫沒有感覺到任何不舒服，他們沒有感覺到自己被壓扁了，也沒有感覺自己的時間發生變化，自己的手錶走的也正常。

旅客自己抬腳的速度在自己看來大約只有一秒鐘的時間，但是在地球表面靜止不動的人看來，也許已經經歷了幾千年。

所以相同的一個物理過程，站在不同的參考系去觀察，長度和時間都會發生變化，愛因斯坦認為大家任何一個人的推測都沒有錯。

任何人的猜測其實都是正確的，這就是狹義相對論的核心，狹義相對論的精髓。