用通俗易懂的方式，解释狭义相对论，爱因斯坦真是太伟大了

科学家发现一个离奇的现象，让他们感觉到特别的惊讶，光速不管在什么样的参考系下都等于每秒30万km。

但是我们大家仔细观察我们周围其他的事物，似乎任何一种物体，它的运行速度都需要有一个参考系，这个时候光速似乎就变成绝对的数值了。

当科学家发现这一离奇的科学结论以后，顿时在科学界议论纷纷，各种解释也是层出不穷。

有人认为出现这种现象的原因很有可能是因为光速太快了，检测光速的仪器在测速时可能出现了一定的误差。

但是如果我们仔细理性地来思考这个推测的话，显然有些站不住脚。

大家思考一下。在我们之前所学到的任何一项物理值，只要这一项物理值有误差存在，那么这个误差一定是一个随机的数值。

但是面对光速30万km每秒的这个结论时，无论科学家经过多少次测量计算，最后都等于这个数值。

而且不同的团队利用不同的测速原理，最后得出来的速度都是30万km每秒，这就让人感觉到不可思议了，这显然30万km每秒一定不是一个误差值。

所以这种推测到后来也就没有被大家再次提起。

后来有一位名叫洛伦兹的物理学家提出了他自己的看法。

他认为一个物体在高速运动的状态下，长度是会发生一定程度的缩短，例如一根长10m的棍子，如果让它以接近光速的速度飞行的时候，那么这根棍子的长度很有可能就会缩短至几毫米。

发生这种现象的原因正是因为一个物体在高速运动的状态下，它会与它迎面而来的以太风发生相撞，在以太风的撞击之后，也就会导致这个物体的长度发生一定程度的缩短。

在我们大家不了解这一现象背后原理的时候，乍一看这个结果似乎显得有些荒谬。

但是在以太论流行的那个年代，这个结论被提出来似乎就显得合情合理了。

洛伦兹经过大量的推算以后还给出了一个数学公式。这个公式正是用来计算一个物体在不同的速度下缩短的程度是多少。

也就是我们之前经常听到的洛伦兹变换公式。

洛伦兹看了自己推倒出来的公式以后自己都笑了出来。他自己都觉得不可思议，认为这一定只是数学上的一场游戏而已。

很显然按照我们生活上的常理认知来看待这件事情的话，显然有些说不过去，一个物体的长短怎么会因为它运动速度的快慢而发生变化？

这似乎和我们的生活发生了矛盾，但是就是这样一个看起来让人觉得匪夷所思的公式，却成就了爱因斯坦后来的狭义相对论。

因为爱因斯坦的狭义相对论在后期使用的过程中会频繁地使用到洛伦兹变换公式。

但是洛伦兹提出这个公式以后，自己却一直被蒙在鼓里，他甚至都不知道这个公式的内涵到底是什么。

这时的爱因斯坦不断的思考，他不断的推测为什么在自然界中没有任何一种物体的速度可以超过光速。

即使放到当时那个年代的科技，可以实现大型强子对撞机的技术，但也只能让某些粒子加速到0.99倍的光速。

爱因斯坦给出了他自己的解释，他用速度位移时间三者的关系轻松的可以解释。

我们首先来考虑速度是怎么来的，速度的计算公式是位移除以时间，但是大家思考一下，位移也就是我们所说的长度。

速度也正是由长度和时间相结合而得来的一个物理量。

但是我们平时所提到的长度和时间都是绝对的，也就是说长度和时间不用去看有没有参考系，但是爱因斯坦一直疑惑的是，为什么长度和时间不需要参考系，最后结合下来以后得到的速度却需要一个参考系？

问题到底出现在了哪里？

爱因斯坦认为可能只有一种原因。那就是：也许长度和时间也是相对的。

这个想法出现在爱因斯坦的大脑以后，让他恍然大悟。

长度是相对的，这不是正和洛伦兹所提出的理论不谋而合了吗？

洛伦兹曾经也认为：一个物体的长度会随着速度的增加而缩短。

于是他反复研究洛伦兹变换公式。此时的爱因斯坦终于悟出一个道理，为什么任何物体的速度总是不能超过光速？因为长度和时间它们会联合起来限制着这个物体，不允许它超过光速。

那么到底是如何联合起来的呢？我们来举一个单的例子：

例如有一辆行驶速度高达200m每秒的火车，在火车上有一位人。

这个人以两米每秒的速度朝着火车头前进，那么这个时候站在地面静止不动的人，他所看到的火车人的速度就是等于200加2，也就是202米每秒。

爱因斯坦认为这个结论按照我们生活常理认知来看的话，似乎没有什么问题，但是如果通过物理法则仔细来推敲的话，显然漏洞百出。

我们再来假设：假设火车以0.999倍的光速在朝前运行。

这个时候火车里面同样有一位乘坐火车的旅客。

这个时候乘坐火车的旅客是不是只要稍微的给一点速度，再加上火车的速度就可以超过光速？

按照我们以前的认知，自认为是这样的，但是答案却是否定的。

因为当一个物体的速度特别快的时候，那么这个物体的长度就会缩短，并且它周围的时间流逝速度也会跟着变慢。

当一位旅客乘坐速度达到0.999倍光速的火车时，那么站在地面上静止不动的人，这个时候看旅客的话，其实这位旅客根本就跑不起来。

因为此时地面上静止不动的人看到火车以及火车上的旅客，他们会缩短的特别严重。

并且他们的时间流逝速度也特别的慢。

地面上的人看到乘坐火车旅客的一个抬脚动作，有可能都需要经历几百年的时间。

我们从另外一个角度再来分析：

由于长度的缩短，也不允许火车上面的一个人再增加出来一个速度。

再来假设：假设火车运行的速度已经达到了光速，那么站在地球表面静止不动的人，这个时候看到的火车以及火车上的旅客就会处于一种特别扁平的状态。

而且火车以及旅客他们的状态完全是处于静止的。

此时乘坐火车的旅客，一点点速度都不能增加出来。

所以站在火车上想要旅客跑出光速或者超光速的这条假想理论，后来也就没有被科学家再提出。

因为这显然是行不通的一个道理。

长度和时间会结合起来，用这种方式巧妙地阻碍火车上的人超过光速。

那么说到这里，大家可能会产生一个疑问，在地球上静止不动的人看到火车以及火车上的旅客处于一种扁平的状态，那么在火车上面的那个人，他们真的就感觉到自己的时间静止了吗？

他们有没有感觉到自己被压扁的时候呼吸困难，整个人的身体都不舒服？

其实如果大家这样想的话，那么就把这一现象想得太绝对了。

扁平状态只是对于地面的人看来是这种现象。

其实时间和长度就像爱因斯坦所说的一样，也是一种相对的物理量。

它们也需要参考系，在我们地球表面静止不动的人看来，那列火车以及火车上面的人处于扁平状态。

但是在火车上面乘坐的旅客却丝毫没有感觉到任何不舒服，他们没有感觉到自己被压扁了，也没有感觉自己的时间发生变化，自己的手表走的也正常。

旅客自己抬脚的速度在自己看来大约只有一秒钟的时间，但是在地球表面静止不动的人看来，也许已经经历了几千年。

所以相同的一个物理过程，站在不同的参考系去观察，长度和时间都会发生变化，爱因斯坦认为大家任何一个人的推测都没有错。

任何人的猜测其实都是正确的，这就是狭义相对论的核心，狭义相对论的精髓。