其实相对论不是一个特别难的话题，只是它里边很多内容和我们现实生活感觉到的内容不符，所以很难理解。今天我们就尝试让所有人理解相对论。相对论是100多年前爱因斯坦提出来的一个颠覆了物理学的一个理论，之所以说相对论是颠覆性的，是因为它颠覆了到它出来为止的人们对于时间和空间的概念。

相对论是由两大部分组成的，一部分叫狭义相对论，一部分叫广义相对论。从名字上大家应该能听出来，狭义相对论研究的范围比较小，而广义相对论是研究整个物理学界的东西。相对论是一套非常非常厉害的理论，这么厉害的一套理论居然是爱因斯坦在26岁的时候提出的，所以可以想象当时物理学界受到了怎样的冲击，一个26岁的年轻人提出一套理论，颠覆了整个物理学界。

相对论不仅仅是颠覆了物理学的问题，它是颠覆了人类的世界观，怎么看待这个世界的看法都变了。相对论当中有几个非常有名的结论，一个最有名的就是速度越快，时间越慢，和它相对应的还有一个就是速度越快，这个东西的长度越短。意思就是速度快了之后时间就会膨胀，它就会变慢，速度快了之后空间就会压缩，东西就会变短。

这个理论到现在都震撼着我们，原因就是因为我们感觉不到。怎么来理解速度越快时间越慢呢？大家有没有过一种感觉，就是高度集中的时候，你会觉得周围所有的人就像在快放一样，只有自己进入了一个特别慢的时间，或者在一个非常高速的汽车当中，你会觉得前面的车离你特别的近，你会觉得前面离你近是因为空间压缩了，为什么会觉得周围像快放了，是因为时间放慢了，速度越快时间越慢这个事情其实会影响到一个东西，就是寿命，你的速度足够快的话，你的寿命就会变得很长。

这就要提到一个叫双生子佯谬的问题，说地球上有一对双胞胎都20岁，哥哥坐上了宇宙飞船，以光速的速度飞走了，飞了一圈，哥哥大概感觉过了一年之后回到地球上，21岁了，但弟弟已经90岁了。这就是因为速度越快，时间越慢，他的哥哥感觉过了一年，但是弟弟在地球上时间过得非常快，已经过去了70年，这个就是相对论的一个结论。

但是反过来说，你哥哥飞走的时候，从哥哥的角度来看的话，弟弟其实飞走的那个，他和地球一起飞走了，以光速飞走了，所以哥哥看弟弟，应该弟弟时间过得慢，弟弟更年轻。这不就矛盾了吗？弟弟在地球上看哥哥飞走了，哥哥更年轻。而哥哥在宇宙飞船上看弟弟飞走了，弟弟更年轻。

到底谁更年轻呢？这个速度越快，时间越慢，究竟是谁的时间变慢，就是真正有速度那个人，那么哥哥和弟弟相对来说都有速度，那谁是真正有速度那个人就是谁加速了谁就有速度，哥哥明显从地球加速之后飞走的，所以哥哥是真正有速度的人，他就是真正时间变慢的人。

这个事情确实不好理解，大家就明白一个道理就行了，静止不动的话，时间就是按照一个固定的时间在运作，当这个东西开始运动的时候，高速的运动的时候，都快逼近光速的时候，它的时间就开始减慢，它的一秒就不再是一秒。这个事情是通过实验证明了的，之前我们聊时间的时候提到过，就是说在飞机上放一原子钟，在地面上放一原子钟，飞机飞一圈回来之后，果然飞机上那个原子中的这个时间就变慢了。

还有一个事情是近代的，我们的测量技术，各种方面的技术都已经相当进步了之后，又发现了一个事情，可以证明速度越快时间越慢，就是一个基本例子叫做μ子，这个基本粒子是可以通过粒子对撞产生的，它有两个特点，一个特点就是它的速度非常快，光速的99.97%。第二个特点就是它寿命特别短，只有2.2微秒，这样就可以算出来它一辈子能飞多远，它一辈子能飞660米。

这个东西在自然界是会产生的，就是宇宙射线和大气层中的这些原子什么相撞的时候就会产生μ子，那么我们大气层厚度1000公里，那它只能飞660米的话，产生的话也永远不可能飞到地表，但是很神奇的是我们在地表发现了这个东西，为什么在地表能接收到这个东西？

原因就是它这2.2微秒的寿命，是我们觉得就一瞬间，但其实对它来说特别的长，是正常的40倍，其实也没有多长了，但是40倍就足以它飞40倍远的距离，实质上它能飞30公里。所以只要在大气层比较低的地方撞击产生μ子就能达到地表。就是说如果时间可以改变的话，一秒也不是很短，100年也不会很长，它都是相对的。

相对论要成立其实有两个前提条件，没有这两个前提条件，相对论就什么都不是。

这两个前提条件一个就是特别有名叫光速不变，光速在任何地方它都不变，不管观测者是在运动的还是静止，就是我站在这看光速30万公里每秒，我跟光一起跑，它也30万公里每秒，我达到光速，它还是光速在远离着我，就是这么一个特别神奇，特别诡异的东西，我们看到这个世界上没有任何一个东西像光一样，比如说我们两个人一起走，同速的话我们就可以聊天，因为我们相对静止，但是光不是，你就算跟它同速了，它还飞速的跑走了，你永远不可能跟它相对静止。

那么光速不变这个事情是怎么证明的？这个之前聊时间的时候也说过，就是说看星光，从我们地球看宇宙里面各种各样的星球，然后它们以各种各样的状态的运动，有的高速远离我们，有高速逼近我们，有横着跑，竖着跑，怎么跑的都有，但是不管哪颗星照出来的光，到地球了都是光速。我们地球也在高速围绕太阳旋转，从地球正面照过来光，从背面照过光，不管从哪照过来光，反正都是光速。

这个实验其实就是著名的迈克尔逊莫雷实验，从1887年就开始做了，直到现在，做了无数次，光速从来就没有变过，所以就证明了光速真的是永远不变。那么大家注意，刚才说的麦克尔逊莫雷实验是1887年开始做的，他比爱因斯坦提出相对论早了20年。但是我们现在说光速不变，好像都是爱因斯坦提出来的。明明是麦克尔逊莫雷实验提出来，怎么变成爱因斯坦提出来的，这个事情有两个原因，第一个原因就是迈克尔逊莫雷实验，这两个人一个迈克逊，一个莫雷，他俩做这个实验并不是为了证明光速不变，他们做这个实验是为了寻找以太。

以太是物理学家设想出来的一个什么都没有，然后它永远不动的在宇宙中的这么一个物质，大家可以理解为真空，真空就什么都没有，他们说这个什么没有的地方其实有东西，这个东西它不动，怎么推也推不动，没有任何东西可以干扰它。那时候特别流行找以太，他们就做了这个实验找以太，结果以太没找到，发现光速怎么都不变，他们发现光速不变之后，他们觉得他们实验做错了，后来就不停的做实验，怎么做这个光速都不变，他们就愁了，这个实验究竟错哪了？直到20年后，爱因斯坦说其实你们没错，光速它就是不变的。

还有一个原因就是爱因斯坦从来没有承认过他参考了迈克尔逊莫雷实验，他说光速不变是自己想出来，他不承认就不算。但是话说回来，就算爱因斯坦看了这个实验结果，他能够认为光速不变，而且在这个基础之上建立起一套成套的理论，这就是一般人做不到的，毕竟所有科学家都认为光速是可变的，他们认为实验结果错了。

光速不变有三种可能，第一种可能性就是光好像能够调节它和被观测者之间的关系，你动的话我也动，你不动的话我就不动。这个事情和量子特别像，量子就好像知道你在观测它，光也有这种感觉，所以光有可能就是一种像量子一样的东西，它平时处于什么状态不知道，但是你一观测它的时候它就坍缩了，就变成了光速。所以永远都只能测到光速而已，测不到它其他的速度，这是一种可能性，当然这种可能性太表象了。

第二种可能性就是我们认为光速没变说明光有可能就是我们的意识，我们用意识去观察意识，就自己观察自己，所以它永远不会变。

第三种可能性就是我们这个世界是虚拟的，而我们这个世界里唯有一样东西真实，就是光。什么意思呢？大家想象一下自己正带着一个虚拟现实的眼镜在那打游戏，看到的世界，感受到的世界都是模拟出来的，你在虚拟世界的奔跑，在飞，但你在现实世界里没有动，而这个虚拟世界的光线来自于真实世界，所以你在虚拟世界里怎么测光速，它都不变，因为你在真实世界没动，也就是说只有光这种东西是来自于真实世界。

据此也可以得到一个推论就是我们原先的世界，这个虚拟世界是黑的，是一片漆黑的，当有一束光照进来的时候，我们这个世界才变成现在这个样子，所以可以说是光创造了我们这个世界。从这个角度来说，如果只有光是真实的，光的源头就是真实的世界。那我们这个世界光是从太阳，点灯等东西散发的，就是从微观世界散发出来的，太阳也都是从原子核里边从这迸发出来的光，所以真实世界在那里，只是我们进不去而已。

在那里边我们就躺在一个机器上正在打游戏，所有都是各种虚拟对大脑的刺激，让我们以为生活在这个世界里，而只有光是通过眼睛照进来的，我们看到的，那么古人很早以前就知道了光，它是来自于真实世界的，所以不同的宗教里对光有不同的称谓，有可能它就是神，或者它就是道之类的东西，就是开天辟地的东西。

那么相对论成立还有另一个前提就是相对性原理，就是说物理定律在任何环境下都不变，这个比那个光速不变发现的早很多。比如说你在飞机上坐着的时候，如果不告诉你在飞机上坐的话，你不会觉得你在飞机上对不对，就是因为物理定律不变，也就是说我们的状态不是绝对的，是相对的概念。你坐飞机我就觉得你快，是我觉得你快，因为我没有在飞机上，你和同样在飞机上人比，你就不会觉得你快了，所以快这个概念是相对的。

那么有这2个前提条件的话，相对论就肯定是对的，目前没有发现光速不变和相对性原理有任何的问题，如果有一天发现这个问题的话，相对论就会崩塌。相对论里边还有几个比较有意思的结论，比如说“同时”这个概念也是相对的，在相对论提出之前，人们认为同时是绝对的，就是说你认为同时发生的事情，我看也应该是同时发生。但是相对论说了，你认为的同时和我认为的同时不是一个概念，你看到两个事情同时发生，这两个事情在我的世界里可能是有先后的，因为我们时间的速度是不一样的。

但是这只存在在宇宙尺度上，就是说当一个观测系和另一个观测相比的话，它比如以光速的运动的 话，那明显就感觉出时间差别，但如果大家都坐在一个地球上，那应该就没有什么太大的区别。可能上面说的大家都觉得很难理解，确实是不好理解，所有相对论的内容，它为什么叫相对论呢？就是和你理解就是不一样的，但是事实证明所有相对的和你理解不一样的东西都是对的。

相对论里面还有一个非常有意思的一个结论，也非常有名，就是质能方程，E=MC²，这个公式是说质量和能量可以相互转换，我们现在看到的物体，它只是块石头或者砖头，它可能转换能量，而能量还可以变成砖头、石头，这事情怎么知道的？

首先发现的质量转换成能量是通过核裂变发现，核裂变就是铀235里边打入一个中子之后，一下变成两个核了，它就相当于打台球一样，那个白球就是一个中子，一下打到一堆球里边，把这个球打散，白球打进去就打进去了，球的个数不会发生变化，铀235裂变归裂变，它里边的所有的那些中子质子的个数没有发生变化，但是原先那么多个中子个质子和后面那么多个中子质子一称，后边轻了，个数没变，球的个数没变，质量变轻，就研究说为啥变轻了，后来一想，这缺少这部分质量变成能量了，释放出去了，一定是质量转化成能量，不然这质量去哪了。

转换回去这事是怎么发现的？比如说一个电子用电磁场给它加速，它就在那个轨道不停的跑，越来越快，越来越快，不断的逼近光速，你就无限能量，无论有多少能量都给它，就让它加速，一直达到光速了，继续给它加入能量，按理来说它应该可以超过光速，但是没有，后来人们发现，当电子加速到光速之后，再给它能量，它的速度也不会超过光速，但是它的质量变大了，变重了，就说明那部分能量转换为质量储存起来，以压低它的速度，让它渐渐慢下来，给再多的能量，它就越来越重，越来越重要，永远不可能让它超过空速。

就是这样一个原理，就是感觉光速就是一个上限，在这个世界里就不能够让你通过任何理论或者现实超过光速，所以能量可以转化为质量，那么能量和质量这个转换公式这里面有个c的平方，就是光速的平方，就说明这两个东西相互转换的时候，这个比率是非常巨大的。目前科学家试算了一下，一克东西任何物质都行，一克它将能变成90兆焦尔的能量。

90兆焦尔能量什么概念？广岛原子弹爆炸中产生了54兆焦尔能量，也就是说广左原子弹的一炸只消耗了0.5克左右的东西，就产生那么大的能量。那么1克质量可以产生这么大的能量，反过来说，那要从能量转化成1克的质量，就需要那么大的能量。可想而知宇宙现在有这么多物质，当初宇宙大爆炸的时候，多少能量凝结下来形成这些物质，那么智能方程这个理论是非常好，但是目前实际应用只有核弹和核发电之类的，在其他地方几乎没有用。

相对论虽然是一个物理理论，但其实它也是个哲学理论，通过研究相对论就会发现这个世界上没有任何一个东西是绝对的，当然除了光，没有绝对的好，没有绝对的坏，没有绝对的正义，没有绝对的邪恶，没有绝对的快，没有绝对的慢，所有事情都是相对的，观察者的状态不一样，他们的结论可能完全相反。

其实爱因斯坦做了一件事情，就是把以前物理学家总结的东西他都反着看，他就觉得这是错的，结果就全都是对的，当然也不是绝对的对，都是相对的。

爱因斯坦证明了这个世界上唯有一样东西是亘古不变的，它就是真理，这个东西就是光。也不对，光也不是唯一的，在这个世界上还有一样东西，它也有可能来自于真实的世界，就来自另一个世界，到现在为止我们也没有搞明白这玩意是什么，就是重力，既然说到了，我们明天就聊一聊重力。

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