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本字幕由TME AI技术生成
一九零五年的一个春天
当时只是一个专利文员的阿尔伯特
爱因斯坦在经历了一天沉重的工作之后
决定搭乘电车回家
就在这段不多的闲暇时光中
他好像思考到了宇宙的真理
这个电车上的思想实验彻底的改变了现代物理学
看着被电车甩在后面的钟楼
他想
如果电车以光速后退会发生什么
顺着这个想象
他发现
如果以每秒十八万六千英里的速度行驶
那么时钟上的指针就会出现一种几乎完全被冻结的状态
但是此时钟楼另一面的指针却能以正常速度跳动
这个想法让他大吃一惊
因为他发现
就在以光速运动的那一秒
时间放慢了
由此
他得出了一个结论
在空间中移动的速度越快
那么在时间中移动的速度就越慢
爱因斯坦能得出这个结论
是受到两位有史以来最具代表性的物理学家的影响
一位是传说被苹果砸过的艾萨克
牛顿
另外一位则是以电磁定律闻名于世的詹姆斯
克拉克
麦克斯韦
牛顿发现了运动定律
认为速度不可能是绝对的
但是却总是相对的
所以在描述速度的时候
就必须要在后面加上相对于这样的字眼
才会让速度显得更加准确
打个比方来说
火车相对于静止的人
以四十千米每小时的速度在铁轨上行驶
但是相对于在相同方向向前行驶的一辆速度为二十千米每小时的火车来说
它的速度就只有二十千米每小时
那么相对于一辆与它反方向行驶
速度也为二十千米每小时的火车来说
它的速度就是六十千米每小时
这就是牛顿所说的用相对于来表示速度的方式
不仅对于小小的火车是如此
哪怕是地球
太阳
整个银河系也是如此
嗯
但是爱因斯坦发现
这个偶像与另一个偶像麦克斯韦的观点不同
因为麦克斯韦发现
不管是什么时候
不管谁来观察像光这样的电磁波
速度都是固定不变的
均为两亿九千九百七十九万两千四百五十八米每秒
这让爱因斯坦非常的困惑
如果牛顿的运动定律具有普遍性的话
那么有些速度为何会不同呢
这就使爱因斯坦陷入了一种思想的困境
但是偶像间的理论冲突却被他用一个精彩的思想实验解决了
他想象自己站在一个火车站台上
然后在他的左右两边同时出现了两道闪电
而他此时正好站在这两道闪电的中间位置
能够接收到这两道闪电所有的光束
但是此时却有一辆火车以光速驶过
火车经过他的时候
让这件事情变得复杂了起来
如果此时的光速符合相对论原则
那么火车上的人就不会同时目睹这两道闪电
从逻辑上来看
座位更靠近站台一侧
会更先看到这两道闪电
这就意味着每个人对光的测量会在数量上存在差异
但是爱因斯坦知道
这一宇宙中存在的基本事实是不相符的
所以他必须要做出艰难的抉择
为么承认牛顿定律是不完整的
要么觉得光速不是普通常数
但幸运的是
他发现这两个概念可以在牛顿定律进行一点调整后并存
为了消除刚才所提到测量中的差异
爱因斯坦提出
坐在火车上的人的时间必须减慢
以此来补偿速度的降低
这样才能测量得到的速度保持不变
爱因斯坦把他这种奇怪的想法叫做时间膨胀
把由此推导出的理论命名为狭义相对论
但牛顿认为
时间会一直向一个单一的方向前进
然而他却觉得时间的伸缩往往会随着速度的变化而变化
因此它有很强的可塑性
所以
时间与空间一样
应该有一个属于自己的维度
他们共同构成一个时空思维结构
在浩瀚的宇宙中
所有最平凡的事情都会在这个结构上开展
爱因斯坦认为
像太阳这样的巨型物体
是不会出现一个物体像拉动地球一样神秘的拉动着它的
莫名其妙的拉动会扭曲它们周围的时空结构
迫使地球向正中心不断滑落
如果这么讲比较抽象
那么我们打个小比方
想象一个保龄球落在蹦床的正中心
毫无疑问
它会使蹦床的中心位置下陷
对
如果此时在蹦床的周围放一颗大理石
那么大理石就会立即朝着中心的保龄球跑去
地球引力也是这样
地球质量扭曲的空间将我们往上推
把我们固定在了地面上
然而
由于地球周围之物的坍落度并不均匀
所以当我们向其曲率最大的中心移动时
地球的引力会变得越来越强烈
所以
正如蹦床上的大理石一样
那些掉落在地球上的物体在向中心运动时也会加速
这个物体接近地面的时候
它的下落速度会比在大气层下落时快得多
但是
根据狭义相对论来看
穿越空间的速度越快
就意味着穿越时间的速度越慢
也就是说
地球表面上的时间要比大气层上的时间慢
这就是时间的膨胀了
它会影响到每一个时钟