相对论其实是一种思维方式

很多人觉得当下应该学最有用之科学，理科至上，校外补课班几乎都是数理化，学生群体中，好像那个会解数学题、物理题或化学题的大神最能俘获妹子的芳心，学生之间暗暗较劲的也都是这些，以此来互相打压，也就是俗话说的智商碾压，有的学生，自诩数理化厉害，语文英语很差，他不会觉得不好意思，反而说明自己智商高，家长之间的聊天也能看得出来，他们的孩子如果数理化很厉害而语文和英语不行，他们会觉得没什么，如果反之，他们会觉得自己的孩子没脑子。

相对来说，最招反感也是最容易受到其他学生嗤之以鼻的是那些文邹邹的人，三言离不开子曰，两语离不开唐诗宋词的人。总觉得这些人没什么用，爱装x，只会耍嘴皮子，文艺青年屁事多。大多数人也会觉得一个普通人成天说一些科幻，物理，天文之类的，也是屠龙之术而已，为什么？

因为他们认为这些对于一个普通人来说都用不到，不信的话，你现在要是科学院研究员或者某个权威机构的人，你说你在搞研究，大家竖大拇指，尊敬你是中国骄傲，可你要没这身份，你说你是搞天文和物理的，大家就只能觉得你是个公众号写手，比如我。

这可能辩证法搞得我们的思维非黑即白啊，都说中国人最包容，最容易妥协，是 我们经常在既得利益下做妥协，分析利弊得失后选择忍受或者包容，总有句古语：留得青山在不怕没柴烧，忍字头上一把刀。

有一句笑话，一个人想开一扇窗，几个人都不同意，这人于是说要拆房顶，众人皆说咱们开一扇窗也无妨，请听明白，我丝毫没有嘲讽国人之意，丝毫没有借打压之话语来衬托自己的多思，我仅是在不同思维模式上进行讨论，都说我们最包容，那指得是在人际关系上，不信翻开历史，我相信熟读历史者，一定明白我的意思，而不是在这和我计较爱国与不爱国。

我们这个最勤劳的民族，最具有包容性的民族，居然在思想和思维上是最缺乏包容的。

6-3=6你可以在数学上说这个式子是错的，上几期节目里有提到科学的数学化，标准化，但是6-3=6也是对的，总共有6块糖，给你三块我剩下三块，但是物质的总量没有变，就算你把它吃掉了，依旧没有变。

这点我不加以讨论，接下来几堂课，我将带大家重新去理解时间，理解物质与能量，理解相对论，然后我们再开始量子力学。

精彩的不是结论，会考试的都知道，精彩的是过程，不是每个人都知道，一定记住相对论不是告诉我们结论，而是给我们一种思维方式。

很多人在看三体第三部的时候很奇怪，说程心和关一帆为什么在黑域里出来，宇宙过了那么久，他们难道不老吗？他们的皮肤和器官难道不会受到时间的影响吗？就像是星际穿越里，男主去了黑洞旁边的引力很大的水星球上两个小时，飞船上的那位黑人，已经白发苍苍等了20年，不禁疑惑，难道引力会让我们变年轻？

你一旦这样理解，那就是把时间这个东西理解成单向线性关系了，上期咱们说了，科学把时间这个东西，从我们世界的内部剥离出来到外部，也就是时间化，客观化了，所以现代人总是说：你别耽误我时间；这个事情没做完是因为我没时间；时间紧任务重；我们把时间已经要精确到不能再精确了为止，你是一个开店的，你今天躺着睡觉没开门你觉得损失了一天的营业额，你一看时间到了饭点你要去吃饭了.....

把外部环境也就是自然变成了观察对象，我们现代人理解的时间和过去古人理解的时间，在很多方面那可谓天差地别，尽管过去有说，比如西游记里，天上一天，地下一年，但那层含义和我们现在要说的时间，不一样。

相对论告诉我们：一个物体在高速运动的时候，长度会变短，时间会膨胀也就是时间会变慢。

咱们假设有一个距离地球40光年远的星球。光需要走40年才能到达那里。那么如果你以80%的光速前往那个星球，你得飞行50年才能到达那里，对吧?在留在地球的我们看来的确是这样。如果你出发的时候20岁，到达的时候应该是70岁吗?

不是。根据相对论效应，高速运动的物体的时间会变慢。寻常的50年对你来说只有30年，你到达的时候，只有50岁!而你要是能以99.5%的光速飞行，你的时间将会比我们慢10倍!

这也就是说相对论效应可以让人穿越到未来，比如你去黑洞附近呆一会，像是星际穿越里面那样就ok了。这不是科幻，本质上是关于时空的理论

时空跟我们直观所理解的完全不同，也正是如此，也就爱因斯坦才能大胆的提出这些。正是因为有了相对论，我们才知道有黑洞这种东西，我们才知道空间居然会膨胀，我们才知道宇宙原来有个起源，记得联系宗教去思考这个问题，就知道起源问题为什么很重要。

而相对论是一个出了名的难懂的理论，现在的学生，连牛顿力学都搞不定，更别说大多数人都能理解相对论，并且应用它。据说爱因斯坦刚刚发表狭义相对论的时候，全世界只有2.5个人能理解，那半个可能是他的猫，那个时候中国是什么时期呢？清朝末期，大概距今一百多年前。

等到相对论被物理学家广泛接受的时候、爱因斯坦这个民科，20多岁的专利局的职员，才有了些名气，但是公众又理解不了他说的这东西，科学家也都无法通过实验去验证，所以只能是个假说，大家讨论来讨论去，也不知道该咋办，诺贝尔奖一直没给相对论，反而最后实在不好意思了，大家都用人家爱因斯坦的理论，地位飙升却没有诺贝尔奖，可是没关系，爱大神高产，凭着光电效应拿到诺贝尔奖，可以这样说因为爱因斯坦获诺贝尔奖，是诺贝尔奖的荣幸，哈哈哈开个玩笑。

咱们先从静止和运动说起，有人可能要笑了，因为上初中我们就知道静止和运动不是绝对的，是要有参照系的，是的，你只知道和理解了结论，但是你没有具备这样的思维。静止和运动是一个讨论了很久远的问题。

又要从托勒密的地心说开始了，那个时候，他们认为地球是不动的是有道理的，咱就从一个方面说起，你抛出一个球，这个球会落到手中，请问如果地球是运动的，你怎么可能站在原地接到这个球呢?你现在听当然是个笑话了，因为你知道牛顿大爷提出的惯性力，因为你知道相对，但那时候牛顿的祖先还不知道在哪呢。所以他们只能是以地球不动来构建模型，既符合直观看到的，也符合当时宗教等背景。

你别笑，我在微博看到有人卖蠢的短视频，比如标题是不要在运行着的高铁上跳跃，不然你会从车厢这头飞到车厢末，甚至你可以去问问有的上学的，你说如果一个人坐在运行的高铁上拿着手电筒，那手电筒里的光岂不是超过光速了，你看看他如何回答。

请记住，这不是智商的问题，这是思维方式的问题。

咱们先来想一个思想实验。假没你在一艘豪华游轮上旅行，这般游轮在海上开的速度很快，但是它非常平稳,没有任何颠簸。游轮上有个全封闭的大厅。里面有游泳池有球场，你甚至还可以在里面做物理实验。

那请问，在不和外界发生任何题系的情况下，你能判断出这般游轮是在前进还是静止不动吗?

你可以做各种实验。比如说把球扔到空中，在静止的情况下，球会回到你的手中。可是在封闭的游轮里也是这样。球也会落回你的手里。你向游轮前进的方向射门，同在游轮上的守门员只会感到你射门的寻常速度，而不需要考虑游轮的速度。

只要游轮的速度平稳不发生变化。你就无法判断它是在运动还是静止!其实我们生活的地球就相当于是这样一个游轮。 地球级太阳公转的速度是每秒29.8公里，比飞机快的多，但因为地球走得几乎是一条直线，你完全感觉不到它正在高速前进。

这个道理，最早是物理学的祖师爷天文历法者加利略想明白的。你在速度是每小时50公里的游轮上建立一个坐标系研究物理学，我在地面建立一个坐标系，咱们其实是对等的。你相对于游轮是静止的，相对于我是运动的。你向前射出一支箭，箭相对于你的速度是每小时360公里,那相对于我就是每小时360+50=410公里。

不跳出自a的坐标系往外看,你单凭做一个射箭、抛小球之类的实验无法区分运动和静止。匀速直线运动和静止没有本质区别，速度都是相对的。

这个其实就是相对论。这就叫”伽利略的相对论”。后面咱们说广义相对论的时候你就知道，其实静止和运动是一回事，咱们以后再说。

不论是古希腊人还是后来哥白尼时代的人，他们都觉得行星运行轨道是完美的圆周轨道，开普勒说行星运动的轨道是椭圆形的，他的证明是来自2000年前的阿波罗尼圆锥曲线的证明的结论，开普勒说行星运行只需要太阳给它个吸引力，它就可以运行。

再到牛顿出手，他说不止太阳和地球之间有引力，任何有质量的物体之间都有引力，引力普遍存在，甚至他觉得引力需要介质，所以想来想去，那就只能是空间中存在一种叫以太的东西（这不是牛顿提出的，是亚里士多德在很久之前提出的五元素之一的物质），他结合数学和天文观测，才有了牛顿力学，名字叫《自然哲学的数学原理》 ，他创的微积分就是为了解决这些问题，物理学逐渐发展。

物理学家认定，无论你是外星人还是地球人，无论你速度多块，你的坐标系都不是唯一的和特殊的，这叫做“不特殊论”

爱因斯坦的相对论其实是伽利略相对论的延伸。伽利略相对论是说：如果你不往自己的坐标系之外回看，你做任何抛小球之类的"力学实验都无法判断自己是运动还是静止的，而爱因斯坦相对论则是说：你不用限制在力学范围，你不管做什么实验你都无法判断自己是运动还是静止的。

听起来像是哲学

还真是这样。哲学家很喜欢谈论相对论。但是物理学家对哲学家有时候是嘲讽的态度。有一套特别厉害的物理学教材叫《费曼物理学讲义》。是大概有史以来最有趣的物理学家理查德.费曼在加州理工学院给本科生讲课的记录。费量在这个讲义里专门设置了一个小节，叫“相对论与哲学家”。

费曼说，有些哲学家把相对论想的特别容易。哲学家听说了相对论的这个信念，就觉得这对我们哲学家来说不是明摆着的原理吗?不跳出自己的坐标系你当然不知道自己是运动还是静止!物理学家折腾半天，结果还不是我们哲学家在山顶和神学家等候多时了吗？

是吗?相对论如此平凡吗?哲学家坐在家里喝着茶就能想出来吗?牛顿以后的物理学之所以不叫哲学，就是因为物理学不是坐在家里就能想出来的学问，物理学家靠的是数学、实验和观测等科学手段，去对自然进行拷问的实验科学反过来去检验理论科学，上几期节目我们说过这个。按照伽利略说的要有第三观察视角，那么一个人拿着手电筒跑，在第三观察者看来，手电筒发出的光的速度自然要大于的光速。

但是我们现在知道相对论的事实是光速在任何坐标系里都是一样的。

咱们慢慢从相对论怎么出来的开始聊起，有一个重要的人，英国物理学家，麦克斯韦，他统一了电磁力学，多有意义，咱们之前不是说过了么，自然力，谁能提出统一模型，并且得到了实验的验证，你就是巨佬，诺贝尔奖因为颁给了你是它的荣幸。麦克斯韦催生出了相对论。

你看看生活中，力学是最久的从人类使用工具开始，尽管不明白原理，但是不妨碍发明和使用，这就是技术，而非科学，然后是能看到的光学现象，电早就有了，比如闪电，但是人类用电是近代的事情，电磁学不神秘，就是电荷之间的相互作用，电子带负电，离子带正电，电子跟离子之间就有一个吸引力，而两个电子或者两个离子之间就有一个排斥力，也就是同性相斥，异性相吸。

那什么是磁呢?磁来源于电，是电荷的运动产生磁。一段导体中有电流，它周围就会有磁性。像我们平时看到的磁铁，也无非就是其中原子排列的很整齐，每个原子周围电子的运动带来的磁力。

而如果用物理学家的眼光理解电磁现象 你必须得掌握一个概念，叫做“场”两个电荷之间发生吸引，请问这个吸引力是怎么感觉到的呢?难道一个电荷隔空就能感到另一个电荷的存在吗?这里边可没有什么“超距作用"。

每个电荷都会在自己的周围形成一个“电场”,另一个电荷不是跟这个电荷直接发生相互作用，而是跟这个电荷的电场发生相互作用。

确切地说，是所有的电场和磁场重叠在一起，形成一个总的电磁场，然后各个带电物质根据自己所在位置的电磁场来决定自己怎么运动。电磁场可不是物理学家的想象，而是客观存在的东西，这句话上学的时候经常考。你完全可以用仪器探测出来。但是什么气功高手能体察到“能量场”。厉害的人的周围有“气场”，这些“场”就不是电磁场了。

现在麦克斯韦出场，把之前法拉第等人的所有杂乱无章的理论全部统一，麦克斯韦方程描写了所有电磁现象。

电荷产生电场: 没有磁荷; 变化的磁场也能产生电场；右边的第一项说的是电流产生磁场；所有这些都是当时已知的物理知识。

我们重点说说它的第二项。这一项就是麦克斯韦的独特发现。一方面，是麦克斯韦考虑到电和磁之间应该有一个对偶的关系。那既然法拉第的实验证明变化的磁场能产生电场，变化的电场是不是也能产生磁场呢？另一方面，这一项也是让方程组在数学上自洽。让电荷数守恒的要求。这一项，就是说变化的电场也能产生磁场。

后来人们用实验证明麦克斯韦是对的。但请注意，麦克斯韦这个发现纯粹是理论推导出来的麦克斯韦用的仅仅是数学。

好，现在麦克斯韦知道

变化的磁场能产生电场

变化的电场又能产生磁场

那首先你就能看出来，电和磁其实在某种程度上是“一回事儿”,电场和磁场可以互相产生，就算没有电荷，用磁场也能产生电场。

但麦克斯韦紧接着想到，如果我用线圈弄一个震荡的电流，产生一个周期变化的磁场，那么这个周期变化磁场就能产生一个周期变化的电场，而这个周期变化的电场又能产生新的周期变化的磁场...以此类推，岂不是说这个电磁场可以一直传播下去吗?

这就是电磁波!

二十多年以后人们真的在实验中制造了电磁波，给后世生活带来巨大的影响，不过麦克斯韦在意的不是电磁波的实用价值，你看看无用之学又出来了。

麦克斯韦可以用他的方程组直接计算这个电磁波的传播速度。他算出来电磁波速度，发现跟光速的数值是一样的!

光是有速度的。你打开一盏灯，光线不会瞬间传播到宇宙的另一头去。当时的人已经在实验中测量了光速，并且在1801年就知道光是一种波，但是人们不知道光到底是怎么回事。

而现在麦克斯韦计算得出的电磁波的速度正好是光速，于是麦克斯韦大胆宣称，光，其实就是电磁波。后来人们证实果然是这样，我们平时所见的可见光无非就是特定频率的电磁波而已，波粒二象性。

你会发现在物理学的历史上，从天上的东西和地上是一回事儿（引力），匀速直线运动和静止是一回事（光速），电和磁是一回事儿（电磁效应），而现在麦克斯韦说光跟电磁场（波粒二象性）其实也是一回事儿。

这么一来，物理学的逻辑结构就变得更简单了。牛顿力学加上麦克斯韦电磁学，身边的一切物理现象等于是都被理解了。这绝对是英雄的壮举。

但是，你麦克斯韦的光速是咋测的呢？这是一个很重大的问题。因为在逻辑层面你必须要参照系或者坐标系去讨论速度。

还是那个例子，一个人在高铁上射箭，相对于它自己的参照系来说，射箭的速度就是一百公里每小时，但是路边有一个站定的人看着高铁上射箭的你，其实你射箭的速度应该是射箭的速度+高铁运行的速度。因为速度是相对的。

那麦克斯韦测出的光速是相对于谁呢？

我们觉得可以是手电筒里的光速呗，但是，宇宙中有一种“双星系统"。就是两个临近的恒星互相绕着对方旋转，谁也离不开谁。从我们这里观察，就总有一颗恒星在向着我们运动，另外一个幅星向着我们相反的方向运动，对吧

如果光速是相对于光源的速度，那么向我们走的这个恒星的光速就应该更快一点，离我们而去的恒星的光速应该更慢一点。

这个速度差异并不大，但是因为双星距离我们十分遥远，星光到达我们需要的时间就很长，这一点点速度差异就足以让我们观察到两颗星的星光到达地球得有一个延迟。

可是天文学家观测了各种双星系统，从来都没有看到任何延迟。两个恒星的光速始终都是一样的！你看看这个参照系多重要。

说明光速和光源的速度无关，物理学家对此并不感到惊讶，因为电磁波本来就是脱离最早产生它的电荷和电流而独立存在。波，毕竟不是举例子里射出去的箭。

物理学家设想，光其实是遍布宇宙空间的某种介质的波动，而光速就是相对于这个介质的速度.....可是当时的人万万没想到，这个解释的问题更大。

比如远处有人说话，声波传到你耳朵边，并不是他嘴边的空气传到你耳朵边，水波也一样，并不是远处大海的水到你这边，而是水波相对于水在动，波传递的只是信息和能量，而不是物质，也就是介质不需要动。

所以当时的人就和牛顿觉得引力需要介质随即提出可能存在“以太”介质，光既然是电磁波，那么它也需要一个假想的介质就是“以太”

物理学家们想，以太肯定存在宇宙各个角落，并且是稀疏的物质，因为我们感受不到它们的存在，以太不阻碍任何物体的运动，但是以太又必须是硬的东西，为什么？因为此时物理学家知道，不同介质传播速度不一样，固体大于液体大于气体，所以以太很矛盾。

美国物理学家阿尔伯特迈克尔逊发明了一个特别漂亮的测量光速变化的方法。他把一束光分成两束，在垂直的两个方向前进，走过同样的距离，经过镜子反射之后再回来。如果光速在两个方向上是一样的，两束光就会形成一个完美的干涉条纹。但是只要这两束光的速度有一点点不一样，这个干涉条纹也会被破坏。这个装置足以发现极其微小的速度差异.

现代人发现引力波的实验装置也是用了这个原理，激光发现空间的微小变化。

这就是发生在1887年的“迈克尔逊-莫雷实验”。实验结果是地球上的光速在所有方向上都是一样的。

这也就是说根本就没有以太。这也就是说光根本不需要介质，就能在空间传播。

这也就是说匀速直线运动和静止还真是没有本质区别。

但这也就是说，物理学家还是不知道光速到底是相对于谁的。

此时1887年，爱因斯坦才8岁，

爱因斯坦16岁就瑞士的苏黎世联邦理工学院录取，但是要求他必须要先上完高中，就相当于保送，他本来在慕尼黑上高中，但是受不了军事化管理，后来去了那个理工学院，但是那里实验等设备太陈旧，麦克斯韦方程都出来40年了，那都没有这个课程，所以爱因斯坦自学，他和老师关系极差，天才的通病吧，他瞧不起老师，老师也瞧不起他，后来和自己的女同学米列娃相爱，但是成绩都不是很好，前几名是科学家，他俩也有了孩子，爱因斯坦只能为了生计去当家庭教师，后来又去了专利局当低级工作，但是天才或者说不放弃自己的有能力者绝对不会因为自己的处境就开始怨天怨地怨社会怨学校，这话是我对我的同龄人说的。

爱因斯坦尽职尽责干到了26岁,利用业余时间搞出来的论文。

人要成功光有机遇还不行，因为当时至少有还两个人--洛伦兹和彭加菜，这两位大佬大家也都熟悉，他们也摸到了相对论的门,但是这两人都没有成功。杨振宁说“洛伦兹有数学，但没有物理学;彭加莱有哲学,但也没有物理学。"那为什么是爱因斯坦打开这扇门呢?因为爱因斯坦有个"自由的眼光”，自由是科学的必要，我在之前节目里也说了基督教赋予其的自由条件。

爱因斯坦敢质疑当前现状。爱因斯坦不跟体制和解。杨振宁说爱因斯坦这种“孤持的个性,是他能取得伟大成就的必要条件。

但是你光有机遇和个性也不行。爱因斯坦的物理直觉，也许是一种天赋，天才天才就是和其他人不一样。

比如他五岁的时候，就对一个指南针非常感兴趣。小孩对指南针感兴超很正常，但爱因斯坦的思路不一般，他觉得指南针说明我们所处的这个空间有问题!空间不是各向同性的，居然有一个特殊的方向!

爱因斯坦16岁就写了第一篇物理论文，这篇论文的题目是《磁场里以太的状态的研究》。他就问了一个问题，说如果我以光速在运动，那我看到的光，会是什么样的呢?难道光会是静止不动的吗? 我们很多人在16岁恐怕还在挠头牛顿爷爷的力学和空间几何呢。

当时爱因斯坦就说，他认为不会是那样的，他说根据麦克斯韦的理论，不管我是什么速度，我做实验弄出光波来，光波还是会以光速在运动。

普通人生来是要适应世界。爱因斯坦不是来适应世界的。他是来改变世界的，所以如果有一个孩子从小思维就是独立特性，你千万不敢过多干预，当然我指得是独特思维，那种和尿泥玩的，你可劲打吧，哈哈哈 开个玩笑，千万别当真。

1905年被称作爱因斯坦奇迹年。

伯尔尼瑞土专利局的助理鉴定员阿尔伯特爱因斯坦,利用业余时间开展科学研究,于1905年发表了六篇物理学论文。其中四篇，用物理学家杨振宁的话说，引发了人类关于物理世界的基本概念--时间、空间，能量,光和物质的三大革命，也是我们宇宙课堂以后主要说的全部内容。

1905年6月9日,爱因斯坦发表《关于光的产生和转变的一个启发性观点》。当时物理学家认为光是一种连续的波动，而爱因斯坦在这篇论文里针对“光电效应"这个现象，提出一个解释，说光的能量不是连续变化的，而是一份儿一份儿的--是"量子化的。这篇论文开启了量子力学。到1921年，这篇论文还得了一个小奖，叫”诺贝尔奖”。

7月18日，爱因斯坦发表《热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮粒子的运动》，解释了布朗运动。人们一直都在猜测世间的物质都是由分子和原子组成的，但是因为分子原子的尺度太小，显微镜根本看不到，一直没有直接的证据。而在将近80年前，英国植物学家罗伯特布朗用显微镜观察到水面上的花粉颗粒一直在做永不停息的不规则的运动。

爱因斯坦这篇论文说，花粉之所以会动，那是水分子的热运动在不停地推它的结果，而且他能据此准确计算水分子的性质。这篇论文是人类第一次实锤证明了分子和原子的存在。

9月26日，爱因斯坦发表(论运动物体的电动力学》,这篇论文就是狭义相对论。

11月21日，爱因斯坦发表《物体的惯性和它所含的能量有关吗?》,这篇论文用狭义相对论推导出现在尽人皆知的公式：E=mc^2,并据此说明质量和能量其实是一回事儿，当然了这个是在牛顿的力学基础上搞出来的，咱不能忽略牛顿大爷的贡献。

这些论文实在太革命,它们刚出来的时候都让物理学家有点儿懵。但是短短几年之后，就获得了实验上的证实,并且被普遍接受。

如果把一个现代物理学家穿越到1905年去,他敢不敢用这个速度发表那些论文，敢不敢一个人独占这么多革命性的荣誉，我觉得穿越小说都不敢这么写，哈哈想起了夏洛特烦恼里抄袭周杰伦的歌曲。

这就叫要么不出手，要么吓一跳，爱因斯坦是谁派来改变世界的呢？尽管有人说没有爱因斯坦，后人也会发现这些理论，因为信息量增加的一个必然趋势，那么你可以这样想，没有他，你现在很多享受到前沿科技带给你的体验都没了，现在抛开因为他有了原子d这事，因为这个太难说了，如果这样想问题的话，那科学家们不是人类的功臣而是灾星。

到现在这一步，麦克斯韦电动力学解出来的光速，到底是相对于谁的。实验证明光速与光源的速度无关，而以太不存在，地球上哪个方向的光速都一样。那这件事儿你到底怎么面对。

爱因斯坦出手了。

我不知道你小时候学物理的时候想过没有，既然物理定律都能用数学表示，数学如此重要，那所谓物理学，是不是无非就是数学应用题呢?对做题的学生来说，物理题的确很像数学应用题。但是物理学家可不是拿着定律做题的人，他们是提出定律的人，数学不一样，前人比如欧几里得给定的定理，你是一个新的都插不进去，它里面的定理没有一个是多余的，他们给出的数学问题是至今都解决不了的。

而物理学家做的事情，是你敢不敢对这个世界是怎么回事儿，提出一个假设。然后你再去验证这个假设。做这件事，除了数学，你还得有智力勇气，你还需要"物理直觉"。

爱因斯坦的天赋就在这里。爱因斯坦提出相对论的论文题目叫做《论运动物体的电动力学》，直接说的就是光速危机。爱因斯坦的解决方案是一个拨云见日的断言：一切匀速直线运动或者静止的坐标系下,物理定律都是一样的。

这句话叫做"相对性原理"。它是加利略相对论的推广。伽利路说力学在一切匀速直线运动和静止的坐标系中是一样的，而爱因斯坦现在说不用非得是力学，一切物理定律，包括电动力学都是一样的。

光速不变,可以说就包括在相对性原理之中。不管你是哪个匀速直线运动的坐标系，电动力学都一样,所以解出来的光速自然也都一样，光速c=299792458米/秒。光速是相对于谁的?答案是不管相对于谁，它都是同一个数。物理学家用英文小写字母c来代表光速，它不是一个变量，它是一个常量。

这也就意味着，不管你是站在地面静止不动，还是在飞速的高铁上，还是在以接近光速飞行的宇宙飞船上，当你看到一束光的时候，这束光的速度永远都是c。

你要问爱因斯坦大爷，为什么不同坐标系下的速度不叠加呢？我迎着光走，他到达我身上岂不是更快一点吗？爱因斯坦会回答你，不是，不是光有问题，而是你有问题，准确来说，是你的时空观有问题。

比如我们在做一道题的时候，运动的物体时间会变慢，如果你不知道相对论，不知道光速不变，那你肯定会假设时间不变，而光速变化，因为你总是认为时间是线性单向的，所以你一旦相信光速不随参照系的变化而变，狭义相对论你就明白了。但是这才是第一步，对于大多数人来说，时间才是最难理解的。别看我们好像对时间很熟悉一样。

怎么理解时间变慢了这个现象呢?是我们测量用的表有问题吗?不是。

根据相对性原理，物理定律在任何一个匀速直线运动的坐标系都应该一样，表根本就感觉不到自己是在运动还是静止。不但表感觉不到，如果你跟着盒子一起动,你的意识、你身上的每个细胞,组成你的每个原子，也都感觉不到任何问题。

是时间本身，变慢了。而这个"变慢"也是相对的。运动的你完全感觉不到慢，是在地面不动的我，觉得你慢。

而且这个效应普遍存在，你总是可以假想这个有光的盒子。只要你相对于我有个速度，我看你的时间就比我慢。

为什么我们平时感觉不到这个效应?因为我们平时的相对速度都太低了。只有在v相对于c不是特别小的情况下,相对论效应才会明显。

那你马上就能想到，如果你能来一段高速的长时间的旅行，再回到我身边，你岂不是就会比我老的慢吗?是的!这个效应已经有实验证明了。咱们之后再说。

如果你觉得相对论怪异，那这一切的怪异都是来自光速不变。可是光速为啥不变呢?

复旦大学中文系的严锋教授，曾经有个调侃，说我们这个宇宙其实是一个计算机模拟，因为系统的计算能力有限，所以必须给光速设这么一个上限。

但是从物理学角度，我们知道光速其实是从麦克斯韦方程组解出来的，它是这几个数学方程的一个漂亮的性质。你要觉得光速怪异，首先应该问为什么麦克斯韦方程组是这样的，为什么能解出电磁波来。

这么想的话,答案就是因为我们这个世界本来就是这么奇妙。

你想想，为什么会有“光”这个东西存在?为什么一个带电粒子做点有变化的运动，它就会产生光呢?这难道不怪异吗?

看看我们的周围。这个世界的存在本身，就已经是一件不可思议的事情!那相对论又有什么可惊奇的呢?只不过相对论是个高速效应，而我们熟悉的东西恰好都是低速的而已。