科普相对论，什么是相对论？

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首先，我们来说说什么是【相对】。
一个中学生，跟大人比起来很矮，但是混在小（xiong）学（hai）生（zi）堆里就会显得很高。
同一部电影，如果感到很无聊，就会觉得时间过得很漫长；但如果觉得很有趣，就会觉得时间转瞬即逝。
★基准改变，定义就会改变★
【高】【矮】【胖】【廋】【长】【短】【大】【小】
这所有的一切都是相对的
于是爱因斯坦说：“【相对的】还有时间和空间！这就是相对论！”

“时间和空间本身就是相对的。”这句话是什么意思呢？
是【长】还是【短】，这类感觉上的东西，我们只能做出相对的判断。但是对于一个事物来说，它是有单位的。
在餐厅中听到服务员说“请等一下~”，不如听她说
“请等三分钟~”
这样才比较安心嘛
【三分钟】对于任何人来说都是三分钟，无论是长是短，【三分钟】就只能是【三分钟】。
但是爱因斯坦说不对，他认为
【三分钟】的时间，有时是【两分钟】，有时却是【五分钟】
同样的，空间也是一样
五米长的尺子，对某些人来说是【三米】，对某些人来说是也可能是【六米】
这就是“时间和空间本身就是相对的”这句话的意思。
这可能让一些人难以置信，这也是很正常的。但相对论想要证明的，就是这样一个让人【难以置信】的结论

那么，为什么说“时间和空间本来就是相对的呢？”
在回答这个问题之前，我们先来继续谈谈【相对】这个词吧。最先使用这个词的家伙叫做伽利略，就是高塔扔铁球砸到亚里士多德老师脚的那个。
伽利略说：“速度是相对的。”
比如，有一个100km/h的火车正在向前行驶，而车里面有一个投球手向前方以100km/h的速度扔出一颗球。那么球的速度是多少呢？对于扔球的人来说，球的速度是100km/h；而对于火车外站着的穿着水手服的高中女学生来说，球的速度应该200km/h。
顺便一说，按照动漫里的发展，此时这位女学生的裙子会被掀起来，不过这里暂且不谈。
接下来，又有一辆100km/h的火车从反方向开过来，两辆火车擦身而过。那么对于在那辆反方向行驶的火车看黄色杂志的猥琐大叔来说，这颗球的速度就变成了300km/h。而在现实生活中，如果这个大叔被这颗球砸中，受到的伤害就应该是等同于300km/h的球造成的而不是100km/h的球造成的。
这也是为什么小鸟可以撞飞机的原因。
可以看出，【速度】依据【基准】的不同，其数值也会随之发生改变。
换句话说，★【速度】是【相对的】，基准不同，数值就不同。★
这就叫做【伽利略相对性原理】（实际上并不是这个意思）

看了这么多（如果你已经坚持到这里了），你可能会不屑的想：“这TM不是理所当然的吗”
对，确实是理所当然的。
但是，也有不适用于这个【理所当然】的东西存在，那个东西就是【光】
光在一秒内可绕地球7.5圈，速度为30万km/s（精确装逼用数值为299792.458km/s，把它背下来就可以出去装逼了）。顺便，所谓的30万km就是24个地球排在一起的长度。
而且最重要的是，这个【30万km/s】的速度，不论在什么情况下，
★不论对于什么人来说，都是绝对不变的。★
在急速飞驰的火车上，一个人拿着激光笔向着前方发射光线，对于这个人来说，光的速度就是30万km/s。
那么对于那个站在火车外的少女呢？
也许是【光速+车速】吧。。。这样的
但是不对。
对于这位正在捂住裙子的少女来说，光速仍然是30万km/s。
难道是火车的速度太慢了所以被忽略不计了？
但事实上即使这辆火车变成99%光速，它发出的光，对于那位少女来说（不考虑站得这么近的她还能不能活着）仍然是铁打不动的30万km/s。
就算是一个外星人坐着飞船发射一束光给地球，地球上的人、地球附近的人造卫星、跟过来的歌者、还有在澳大利亚指挥的智子，看到的都一定是30万km/s的速度。
★这就是【光的性质】，不论由谁发射，发射方向朝哪儿，或者被什么人看到，结果都是一样的。★
光速只有一个，就是30万km/s，没有再快，也没有再慢。我们称之为【光速不变定律】

那么为什么光速不变呢？光速不变是由【麦克斯韦方程组】推导得出的结果（之前说是洛仑兹变换是我一时脑抽了抱歉）
詹姆斯·麦克斯韦是一个研究【电和磁】的人。他发现【电和磁】能够【变成波在空间传播】，这种波就叫【电磁波】。他还试着计算了一下电磁波的速度，是30万km/s，与光速相同。由此可以推测出【光和电磁波岂不是同一种东西】？
求电磁波速度的计算公式就叫做【麦克斯韦方程组】。因为推导过程很难（而且我也不怎么懂），在这里就不放出来解释了（大家真想看百度一大堆），但其中一处很奇妙的地方，就是【电磁波的速度】和【电磁波发生源的速度无关】
也就是说，发射电磁波的物体，不论是走路的人，还是10万km/s的宇宙飞船、或者是20万km/s的曲率飞船，他们发射电磁波，都不会对电磁波的速度造成影响。
★电磁波不论在什么情况下，速度一定是30万km/s。★
爱因斯坦就是从中得到启发，得出【光速不变定律】
【光速不变定律】在相对论中的意义非常重大，可以说是最大的前提，所以大家在阅读与相对论有关的书籍时，一定要时刻记得这条定律

爱因斯坦在得知了【伽利略相对性原理】和【光速不变定律】这两个东西后，整个人都不好了。
“不行！这两个东西怎么看都是互相矛盾的，到底哪里出错了？！”
【速度根据基准的不同而改变】【光速无论什么基准都不会改变】，这两个东西怎么看都不应该是错的。
“不对！不是这样的！”
“不是他们两个错了！他们是无辜的！一定是这个万恶的世界的错！”
当现有理论已经无法解释某种现象的时候，就只能推翻至今为止建立起来的常识了。
“没错！一定是这样！那就是要改变【时间和空间的概念】！”

【伽利略相对性原理】和【光速不变定律】
“把他们作为大前提的话，会有很多bug啊。。。”爱因斯坦如是说。
其中最为经典的，就是【用不用一秒钟】这个问题。
一束光和一架以半光速飞行的飞船从地球同时出发，目的地是月球（地月距离为38万km，为了方便，这里默认为30万km）。
对于地球来说，发往月球的光用了一秒钟到达了月球。
可是，对于宇宙飞船来说，光不用一秒钟就到达了月球。
这是为什么呢？
因为对于宇宙飞船来说，光还是30万km/s，这就意味着，实际上月球正在以半光速向光和飞船靠近，这样一来，光不用一秒钟就能到达月球！
在地球看来要一秒钟的事情，在飞船上看来却不需要一秒钟。
如此说来，这么大的BUG不是在打相对论的脸吗。

看了上面的BUG，可能有些人会想知道【应该需要一秒钟的事，在宇宙飞船中却不需要一秒钟，那现实生活中又是怎样的呢？】
其实
【现实生活中又是怎样的呢？】这个想法本身，就太过固守先前的常识了。
我们使用共同的时间生活着。时间对于任何人来说都是公平的，它在我们每个人的使用中流逝。在中国过了三分钟，在日本也过了三分钟，同样的在美国也会过了三分钟。同理可推，在地球上过了三分钟，在遥远的仙女座星系里，一定也过了三分钟。对于任何人来说都共同拥有的时间，就叫做【绝对时间】
“现在几点啦？”
“3点”
“午后加餐时间~”
“肯德基下午茶优惠时间~”

但爱因斯坦说，这样不对，我们都被骗了。
应该是这样的。
“现在几点啦？”
“三点”
“五点”
“我该午休的时间~”
“我要去吃晚饭了~”
每个人应该有属于自己的专属时间，这叫做【固有时间】
但是在日常生活的范围里，固有时间简直令人难以置信，那是因为其中的差别太小了
“我的固有时间是三点，你呢”
“嗯。。。我的是三点加上零点零零零零零零。。。。零一秒”
移动速度越接近光速，每个人的固有时间差别就会变得越大
时间并不是只有一个！
有多少人，有多少物，就会有多少时间。

上面提到的【固有时间】，如果你能够接受，那么之前的【用不用一秒钟】问题也就不奇怪了。对于地球来说，一秒钟就是一秒钟；但对于宇宙飞船来说，一秒钟变得不到一秒钟了。这就是固有时间的体现。
然而，相对论带来的BUG，并非如此简单。
让我们重新回到【用不用一秒钟】这个问题上来。
有一架以半光速飞行的宇宙飞船。一声令下，让宇宙飞船和光比赛。
为了不阻碍赛道，我们先把月球挪开。这样一来前面就没有东西可以挡住光线和飞船了。
那么让我们来考虑一下一秒钟以后，光、宇宙飞船和地球各自的位置关系是怎样的吧。

BUG1：
一秒钟后，对于地球来说，光和宇宙飞船之间的距离应该是15万km。
而对于宇宙飞船来说，光和宇宙飞船的距离却是30万km。（因为光相对于飞船和地球来说都是30万km/s的速度前进。）
BUG2：
对于地球来说，宇宙飞船位于地球和光之间的中间位置。（宇宙飞船以半光速飞行，大家画个图就知道了）
而对于宇宙飞船来说，它却位于1：2的位置（对于飞船来说，地球正在以半光速向后方远去）
BUG3：
假设飞船的速度为40万km/s（注意这是不可能的！不可能的！不可能的！因为很重要所以要说三遍！）。那么对于地球来说，它会超越光；然而，对于宇宙飞船来说，它超越不了光，因为就算它以40万km/s的速度飞行，它眼中的光速也绝对还是30万km/s。
“照这样看来，BUG不止一个，单纯依靠【固有时间】已经无法骗过小学生了啊。。。”爱因斯坦挠了挠头发，“看来，我得引进新的推论了”

“嗯。。。我想应该是这样的”爱因斯坦说道。
“BUG1的解答，对于地球来说的一秒钟和对于宇宙飞船来说的一秒钟是不一样的。【时间】是【相对的】，根据基准的不同改变而改变。”
“BUG2的解答，因为对于地球来说的距离和对于宇宙飞船来说的距离也是不一样的。【空间】是【相对的】，根据基准的不同而改变。”
“最后就是BUG3，我想，这一定是因果律出了问题，我给出的解释就是，速度是有上限的，任何物体都不能超越光速！”
“这些，都将通过我写的【相对论】得到证实！这就是时间和空间的真相！”
就是这样，根据相对论，【原有的常识】被彻彻底底的颠覆了。所以为了了解相对论，必须甩掉【原有的常识】，必须改变【时间和空间】的概念。
那么新的空间和时间的概念，究竟是什么呢？
答案就是【时间和空间，可以互相转化！】

爱因斯坦是神人啊