說到愛因斯坦你肯定會(huì)想到相對(duì)論。而相對(duì)論具體是講什么呢?其實(shí)相對(duì)論分為狹義相對(duì)論與廣義相對(duì)論,愛因斯坦在發(fā)表狹義相對(duì)論后的才完成廣義相對(duì)論。 我們常聽到速度越快,時(shí)間越慢指的是狹義相對(duì)論,而我們常說的時(shí)空彎曲是廣義相對(duì)論的結(jié)論。
1905年,也就是光緒31年,愛因斯坦就發(fā)表了狹義相對(duì)論。
在此之前,狹義相對(duì)論就已經(jīng)呼之欲出了。狹義相對(duì)論有個(gè)最基本的假設(shè)那就是真空中的光速不變?cè)怼<僭O(shè)你現(xiàn)在在真空中,你不管是順著光線測(cè)量光速,還是逆著光線測(cè)量光速,其速度都是不變的。

怎么樣?違背常識(shí)吧。初中學(xué)習(xí)的速度不應(yīng)該是疊加的嗎。按照常識(shí)思維,逆著光線方向測(cè)光速得到的數(shù)值應(yīng)該是觀察者速度和觀察者靜止測(cè)量的光速數(shù)值之和。就和坐高鐵時(shí)候,對(duì)面相對(duì)而來另一輛高鐵,你會(huì)感覺他的速度很快,嗖一下就過去了。其實(shí)這是你把自己所在的高鐵作為參照物,所以你感受到相對(duì)而行的高鐵速度就提高了一倍!
但是到了19世紀(jì)后半葉,這種速度疊加的常識(shí)思維受到了挑戰(zhàn)。有個(gè)老爺子叫麥克斯韋,沒事一天就研究個(gè)電磁現(xiàn)象,最后鼓搗出來一個(gè)方程組。這個(gè)方程組就預(yù)言光是一種電磁波,并且真空中的光速是恒定的。這老爺子弄這么一出,自己也嚇了一跳,這明顯是要和牛頓干架的樣子。因?yàn)樵谂nD眼中,光速?zèng)]有恒定的數(shù)值,這矛盾的事就這么拖著。

于此同時(shí),還有一波人拿著經(jīng)費(fèi)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)找“以太”這玩意,企圖驗(yàn)證牛頓的預(yù)言,也就是一種絕對(duì)靜止的參考系。最后到了1887年,有兩個(gè)分別叫邁克爾遜和莫雷的小伙子廢了老勁都沒找到以太,卻整出來了個(gè)大新聞,最后發(fā)現(xiàn)以太并不存在,并且驗(yàn)證了麥克斯韋預(yù)言的光速不變。
按道理來說,1887年就否定了以太,證明真空光速不變了,就應(yīng)該建立狹義相對(duì)論了。
可誰知道,一大波科學(xué)家受到了牛頓的根深蒂固的影響,死活都不愿相信以太并不存在的事實(shí)。他們相信只要找到以太這種絕對(duì)靜止參考系,那么真空中的光速不變就有說法了,因?yàn)楣馑俨蛔冎皇窍鄬?duì)于以太這種參考系成立的。這些科學(xué)家包括洛倫茲,赫茲,龐加萊。
最后到了1905年,愛因斯坦說:以太,你可以滾了。于是愛因斯坦很自信地假設(shè):真空中光速是不變

如果光速不變,那么設(shè)想這樣一個(gè)場(chǎng)景,你站在地上,你對(duì)面有個(gè)透明房間,房子地板和天花板分別裝上鏡子,發(fā)射一束光線在鏡子里上下震蕩,這時(shí)候房間勻速運(yùn)動(dòng)起來了。那么你看到的光線就是個(gè)M運(yùn)動(dòng)軌跡。而房子內(nèi)的人看到的光線還是上下垂直震蕩。

那么你看到光線上下震蕩一周是M形狀,房子內(nèi)看到的震蕩一周就是房間高度的2倍。而光速是不變的,完成一周震蕩的時(shí)間,在房子內(nèi)的看來就是房子高度的2倍除以光速,而房子外的你看到光線震蕩一周的時(shí)間就是M形路線長度除以光速。因?yàn)镸形的光線長度大于二倍的房子高度。所以站在地面上的你看見勻速直線運(yùn)動(dòng)的房子內(nèi)的時(shí)間就變慢了。
這就是狹義相對(duì)論中的時(shí)間膨脹。一個(gè)相對(duì)于觀察者做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體,在觀察者看來,它的時(shí)間就變慢了。