在物理史的早期，速度與時間被認(rèn)為是毫無關(guān)聯(lián)的獨(dú)立實(shí)體。速度就是速度，時間便是時間，兩者互不干涉。

假若有人告訴你，速度能影響時間的流逝，你定會視其為異端（實(shí)際上，即便到了今天，仍舊有部分人覺得愛因斯坦簡直瘋了）！

牛頓經(jīng)典力學(xué)建立在絕對時空的理念上。什么是“絕對時空”？答案是：時間與空間均是絕對的，無論處于何種環(huán)境，時間的流逝速度都保持一致。

絕對時空的觀念與人們的常識不謀而合，畢竟對于地球上的每個人而言，時間的流逝速率確實(shí)是一致的（當(dāng)然，嚴(yán)格來講，在細(xì)微之處還是有所不同，稍后將進(jìn)行說明）。盡管神話傳說中常有“天上一日，地上一年”的情節(jié)，但在大眾認(rèn)知中，這些不過是傳說故事，沒人會當(dāng)真。

牛頓的絕對時空理論一度統(tǒng)治了物理界長達(dá)數(shù)百年，直到19世紀(jì)末這一現(xiàn)象才發(fā)生改變。

當(dāng)時，物理學(xué)界普遍認(rèn)為物理學(xué)這座宏偉建筑已經(jīng)竣工，只需進(jìn)行一些微小的修繕即可。物理學(xué)家們因此倍感驕傲，仿佛自己成為了物理學(xué)界最終極的探索者。

唯獨(dú)“兩朵烏云”在物理學(xué)天空中飄蕩未散！

正是“兩朵烏云”中的一朵，徹底顛覆了物理學(xué)家們自以為完善的物理大廈，導(dǎo)致這座大廈轟然傾塌！

這朵“烏云”即邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)與“以太”之間的矛盾。那么它們之間到底存在何種沖突？

所謂的“以太”，可以簡單理解為牛頓絕對時空中的“絕對參照系”，或者說是“光速的參照系”。為何如此說？

這關(guān)乎“以太”概念的提出背景。以太的概念是為了協(xié)調(diào)牛頓經(jīng)典力學(xué)與麥克斯韋方程組的沖突而誕生的，這兩者又為何沖突？

簡言之，牛頓經(jīng)典力學(xué)建立在絕對時空的前提下，核心觀點(diǎn)之一便是“所有速度均是相對的，必須相對于某個參照系才有意義”。例如，我們?nèi)粘Ｋ岬乃俣龋J(rèn)參照物是地球。

而麥克斯韋方程組則向絕對時空觀發(fā)起挑戰(zhàn)，這個被譽(yù)為“人類史上最偉大”的方程組，核心觀點(diǎn)是：光速與參照系無關(guān)，只與真空磁導(dǎo)率和介電常數(shù)有關(guān)。

這兩者之間的“沖突”宛如一顆定時炸彈，在物理界引發(fā)了巨大震動。牛頓和麥克斯韋都是物理界的重量級人物，牛頓的經(jīng)典力學(xué)已經(jīng)統(tǒng)治了物理界數(shù)百年，絕對時空觀已深入人心。而麥克斯韋方程組則以其簡潔之美，被物理學(xué)界譽(yù)為“上帝的公式”，當(dāng)時的物理學(xué)家們都不愿與之沖突。

于是，物理學(xué)界開始探索，試圖調(diào)和這兩者的矛盾，在此背景下，“以太”概念應(yīng)運(yùn)而生。

當(dāng)時的物理學(xué)家們認(rèn)為，光速也有自己的參照系，那就是“以太”。以太是我們無法觸及的、絕對的參照系。

簡而言之，以太的概念不過是一種假設(shè)。起初，任何科學(xué)理論都源于假設(shè)，只要這些假設(shè)能夠經(jīng)受住反復(fù)的驗(yàn)證，便是好的假設(shè)。

然而，以太概念提出不久便出現(xiàn)了問題。人們總是對新事物充滿好奇和探索欲望。

邁克爾遜和莫雷便開始嘗試揭示以太的真相，探究其存在的形式。

因此，邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)應(yīng)運(yùn)而生。

按照以太理論的解讀，以太遍布宇宙每個角落，靜止存在。因此，如果物體運(yùn)動能形成“以太風(fēng)”效應(yīng)，就像我們在無風(fēng)的奔跑中，也能感受到風(fēng)的存在。利用這種方式，人們可以測得地球在宇宙中的絕對速度（相對于以太）。

邁克爾遜和莫雷通過類似的方法嘗試測量不同運(yùn)動狀態(tài)下的光速，以期找到以太的真身。然而，他們無論多么努力，得到的結(jié)果都如冰冷的鐵證：無論處于何種運(yùn)動狀態(tài)，測量到的光速數(shù)值始終不變，都是每秒30萬公里！

這個結(jié)果顯然自相矛盾。只有兩種解釋：要么邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)有誤，測量不精確；要么以太概念有誤，以太根本就不存在。

以太不存在？這對當(dāng)時的物理界來說是無法接受的結(jié)果，因?yàn)檫@意味著絕對時空觀的轟然倒塌，數(shù)百年來統(tǒng)治物理界的經(jīng)典力學(xué)也變得不再可靠，這對物理界來說無疑是沉重的打擊，經(jīng)典力學(xué)在物理學(xué)家心中的地位早已不可動搖！

邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)之后，物理學(xué)家們紛紛提出更嚴(yán)謹(jǐn)、精確的實(shí)驗(yàn)，但結(jié)果依舊不變：無論他們?nèi)绾螠y量，光速總是恒定不變，每秒30萬公里。

此時，物理學(xué)家們?nèi)缤滔铝艘恢簧n蠅，邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)與以太的矛盾讓他們?nèi)缱槡帧?/p>

在這關(guān)鍵時刻，愛因斯坦以他的獨(dú)特思維顛覆了傳統(tǒng)觀念：既然實(shí)驗(yàn)本身沒有問題，那么問題肯定出在以太上。以太的概念本是假設(shè)，又與實(shí)驗(yàn)相悖，直接拋棄它，一切問題不就迎刃而解了？

于是，愛因斯坦用“奧卡姆剃刀”原理（在生活中遇到杠精時也相當(dāng)實(shí)用），干脆利落地將以太“咔嚓”掉了。

同時，愛因斯坦提出了自己的假設(shè)：“光速不變原理”，即光速是絕對的，在任何參照系和運(yùn)動狀態(tài)下都保持不變。

牛頓的絕對時空觀轟然倒塌，愛因斯坦則構(gòu)建了相對時空觀。以“光速不變原理”為前提（另一個前提是相對性原理），愛因斯坦創(chuàng)立了偉大的狹義相對論。

光速不變原理與以太概念都是假設(shè)，但顯然前者更具說服力，因?yàn)樗芯_的實(shí)驗(yàn)支撐，不只是空想。起初，物理界并不太認(rèn)同狹義相對論，但隨著越來越多的證據(jù)出現(xiàn)，人們不得不接受。

狹義相對論向我們展示了一個全新的世界觀、宇宙觀，徹底顛覆了傳統(tǒng)的絕對時空觀。之后，愛因斯坦將“洛倫茲變換”融入狹義相對論中，導(dǎo)致光速極限、時間膨脹、尺縮效應(yīng)、質(zhì)增效應(yīng)等概念應(yīng)運(yùn)而生。

速度（光速）和時間首次緊密相連。為什么會這樣？答案很簡單。在牛頓的絕對時空觀里，時間和空間都是絕對的，光速（速度）會隨著參照系的改變而變化。而在愛因斯坦的相對時空觀里，光速是絕對的，這意味著時間和空間必須隨著參照系的變化而變化，只有這樣才能確保光速不變。光速與其他速度疊加不會改變，合成公式如下：

通俗來講，光速會隨著你的運(yùn)動狀態(tài)變化，你快光速就快，你慢下來光速也“慢下來”，光速會隨著你的運(yùn)動狀態(tài)相應(yīng)變化。

更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)刂v，光速不僅僅是速度，光速代表的是四維時空的內(nèi)在屬性，任何靜質(zhì)量為零的物質(zhì)傳播速度都是光速，包括信息的傳播速度，例如引力波和膠子的傳播速度。

為了確保光速不變，時間和空間必須相應(yīng)變化，于是出現(xiàn)了時間膨脹和尺縮效應(yīng)，公式如下：

從公式中可以看出，速度越快，時間就越慢，無限接近光速時，時間就趨于停止。公式的推導(dǎo)并不復(fù)雜，一切都基于光速不變原理，之前發(fā)表的文章有說明，這里不再贅述，感興趣的朋友可以簡單一試。

狹義相對論的核心之一是“光速不變原理”，但有一點(diǎn)不容忽視，那就是參照系的選擇。很多人之所以不愿接受相對論，就是因?yàn)樵诓粩噢D(zhuǎn)換參照系的過程中迷失了方向。

最后強(qiáng)調(diào)：

光速不變原理是假設(shè)

光速不變原理是假設(shè)

光速不變原理是假設(shè)

重要的事情說三遍！那么，一個假設(shè)的東西我們憑什么要相信？

我們當(dāng)然有權(quán)不相信，并提出自己的假設(shè)，但正如“以太”這個假設(shè)的概念一樣，如果你提出的假設(shè)能比光速不變原理更實(shí)用，更能解決經(jīng)典力學(xué)與麥克斯韋方程組的矛盾，更符合實(shí)驗(yàn)觀測，更能經(jīng)受住考驗(yàn)，你肯定比愛因斯坦還要牛！人們也會更相信你的假設(shè)。

但問題是，你不能，我也不能，截至目前大家都不能。

而且，假設(shè)越多，出錯的幾率就越高。任何一個假設(shè)都像一顆定時炸彈，引出更多的矛盾。這就像是說謊，為了圓一個謊言，之后需要編造更多的謊言。所以，假設(shè)越少，出錯的幾率就越低。而愛因斯坦僅用兩個假設(shè)（另一個是相對性原理）就提出了偉大的狹義相對論！

所以，我們不妨心平氣和地接受狹義相對論，畢竟一百多年來，越來越多的事實(shí)已經(jīng)證明了狹義相對論的正確性，手機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)就是最好的證明。

不必對狹義相對論緊抓不放，甚至想用狹義相對論證明你的“與眾不同”！

一百多年來，有很多科學(xué)家試圖推翻狹義相對論。但結(jié)果大家也看到了，狹義相對論不但沒有被推翻，而且越來越穩(wěn)固！