光速是怎樣計(jì)算出來的？

愛因斯坦是如何創(chuàng)立狹義和廣義相對(duì)論的

——靈遁者

其實(shí)這一章，我自己認(rèn)為沒有必要寫，因?yàn)閻凼详P(guān)于狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論的知識(shí)，隨便網(wǎng)上一搜，就鋪天蓋地了。而且就內(nèi)容的權(quán)威和全面性，肯定比我寫的好。

但好多網(wǎng)友，留言說你既然在《變化》中反復(fù)提到這兩個(gè)理論，就該介紹一下。并且建議我寫的更加有趣和通俗點(diǎn)，就是別像網(wǎng)絡(luò)上的內(nèi)容那么嚴(yán)肅，一看就好像特別的難的樣子。

其實(shí)我想說，我也寫不出來難的東西，難的東西我也不會(huì)。就介紹而言，保持“愛氏相對(duì)論”原來的樣子，原汁原味比通俗易懂更重要，畢竟這是科普介紹，不是在這個(gè)理論之上，所做的啟發(fā)性猜想，這是兩個(gè)概念。

不過沒有介紹這兩個(gè)理論，確實(shí)是我的遺憾。不能我認(rèn)為網(wǎng)上有，就不需要介紹。還是要介紹的，這點(diǎn)感謝書友的建議。

一開始，我來講一個(gè)看過的視頻。記者采訪當(dāng)今中國物理學(xué)的泰斗楊振寧，問楊振寧先生誰是您的偶像，愛因斯坦算嗎？

楊振寧給了肯定的回答，并且這樣說道：“愛因斯坦是了不起的物理學(xué)家。因?yàn)樗恢故窃谝患虑樯献隽烁锩缘陌l(fā)展，可以說20世紀(jì)最重要的三個(gè)大革命，其中兩個(gè)半是他所促成的，他對(duì)于物理學(xué)的發(fā)展，可以和牛頓媲美。沒有第三個(gè)人能和他們兩個(gè)人比。”

楊先生所說的“兩個(gè)半貢獻(xiàn)”應(yīng)該就是指狹義相對(duì)論，廣義相對(duì)論，另外半個(gè)是指愛氏對(duì)于量子力學(xué)的貢獻(xiàn)，具體應(yīng)該是指光電效應(yīng)，光量子理論。

再來給大家說一個(gè)故事，就是愛因斯坦在我看來，是一個(gè)很有個(gè)性的人。你們知道他寫一篇物理文章是什么時(shí)候嗎？是16歲，16歲的我們，大多數(shù)上的高中。

16歲的時(shí)候，他寫出第一篇物理論文《磁場里以太的狀態(tài)的研究》。看標(biāo)題就知道是關(guān)于什么內(nèi)容了。不過我們都知道，隨后愛氏放棄的以太存在的觀點(diǎn)，才創(chuàng)立了相對(duì)論。

所以各位，一開始，觀點(diǎn)都不一定正確，連偉大的愛因斯坦都是這樣過來的。

關(guān)于愛氏兩度放棄德國國籍的事情，也讓我深深震動(dòng)。人都是畏懼環(huán)境，尤其是在大的浪潮環(huán)境下更是這樣的。

1914年（35歲）4月，愛因斯坦接受德國科學(xué)界的邀請。遷居到柏林。8月，即爆發(fā)了第一次世界大戰(zhàn)。他雖身居戰(zhàn)爭的發(fā)源地。生活在戰(zhàn)爭鼓吹者的包圍之中，卻堅(jiān)決地表明了自己的反戰(zhàn)態(tài)度。

9月，愛因斯坦參與發(fā)起反戰(zhàn)團(tuán)體“新祖國同盟”，在這個(gè)組織被宣布為非法、成員大批遭受逮捕和迫害而轉(zhuǎn)入地下的情況下，愛因斯坦仍堅(jiān)決參加這個(gè)組織的秘密活動(dòng)。

10月，德國的科學(xué)界和文化界在軍國主義分子的操縱和煽動(dòng)下，發(fā)表了“文明世界的宣言”，為德國發(fā)動(dòng)的侵略戰(zhàn)爭辯護(hù)，鼓吹德國高于一切，全世界都應(yīng)該接受“真正德國精神”。

在“宣言”上簽名的有九十三人，都是當(dāng)時(shí)德國有聲望的科學(xué)家、藝術(shù)家和牧師等。就連能斯脫、倫琴、奧斯特瓦爾德、普朗克等都在上面簽了字。當(dāng)征求愛因斯坦簽名時(shí)，他斷然拒絕了，而同時(shí)他卻毅然在反戰(zhàn)的《告歐洲人書》上簽上自己的名字。

當(dāng)祖國錯(cuò)了的時(shí)候，他能理性愛國；當(dāng)別人服從的時(shí)候，他能堅(jiān)持自己。偉人的人，不僅有偉大的貢獻(xiàn)，更是有偉大的人格。愛因斯坦之所以名滿世界，大概就源于此吧。

關(guān)于愛氏的故事，還有很多，大家可以自己找找。回到我們的主題，來介紹一下狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。而且我盡可能講一些你們在網(wǎng)絡(luò)上沒有看到過的，你們在平日里，沒有思考到的。我覺得這才是你們要的，也是我要給你的。

在開始的時(shí)候，我就要說明這兩個(gè)理論的基礎(chǔ)。然后你們再跟著這些基礎(chǔ)來理解愛氏的理論。

1、狹義相對(duì)論是建立在狹義相對(duì)性原理和光速不變原理之上。那什么是狹義相對(duì)性原理，什么是光速不變？

狹義相對(duì)性原理：一切物理定律（力學(xué)定律、電磁學(xué)定律以及其他相互作用的動(dòng)力學(xué)定律）在所有慣性參考系中都是等價(jià)（平權(quán)）的，沒有一個(gè)慣性系具有優(yōu)越地位，不存在絕對(duì)靜止的參考系（以太），從而否定了“以太說”和絕對(duì)空間。

值得一提的是，這個(gè)原理其實(shí)是伽利略相對(duì)性原理的推廣，也就是說伽利略是第一個(gè)思考慣性中物體運(yùn)動(dòng)的變化的人。這個(gè)我在《變化》里最初的幾章內(nèi)容中著重講過。非常重要的理論概念！

可以說不理解慣性，慣性系，非慣性系的情況下，你要深刻理解相對(duì)論，是做不到的。

我也因?yàn)榭紤]了慣性，慣性系和引力，引力場的關(guān)系后，得出引力是慣性的源泉。

光速不變原理：真空中的光速對(duì)任何觀察者來說都是相同的。

2、廣義相對(duì)論建立在廣義相對(duì)性原理和等效原理之上的。那什么是廣義相對(duì)性原理？什么是等效原理？

廣義相對(duì)性原理：所有的物理定律在任何參考系中都取相同的形式。

很明顯，廣義相對(duì)性原理是狹義相對(duì)性原理的拓展。

等效原理：慣性力場與引力場的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)是局部不可分辨的。

在這里我強(qiáng)調(diào)兩個(gè)點(diǎn)：

1、廣義相對(duì)論不光是建立在廣義相對(duì)性原理和等效原理之上，還是建立在狹義相對(duì)論之上的理論。也就是說上面提到的“四個(gè)原理”，都必須滿足，廣義相對(duì)論才成立。如果狹義相對(duì)論被證明是錯(cuò)誤的，那么廣義相對(duì)論也是。

2、關(guān)于光速不變原理的理解。注意再看一遍：光速不變原理是指真空中的光速對(duì)任何觀察者來說都是相同的。

這個(gè)問題的嚴(yán)峻性，就好比我問你：現(xiàn)在的光速值被認(rèn)定為299,792,458 米每秒。假如100年后，光速值的測量，變?yōu)?99792458.001米每秒，那么你會(huì)說愛氏的相對(duì)論是錯(cuò)誤的嗎？

我現(xiàn)在再問你一遍，是對(duì)的，還是錯(cuò)的？思考一分鐘，再往下看吧。

很顯然就原理所述而言，沒有一點(diǎn)毛病，即使100年后光速測量變?yōu)?99792458.001的時(shí)候，愛氏的相對(duì)論依然是正確的。因?yàn)閷?duì)于任何觀測者而言，光速都是這個(gè)值，光速是不變的。

那么為什么說超光速下，愛氏的理論是錯(cuò)誤的？ 再思考一分鐘，你再往下看。

其實(shí)準(zhǔn)確的理解應(yīng)該是深刻的，而不是數(shù)字上的。在超光速下，光速自然不是不變的，也就是對(duì)于不同的觀測者光速不同。光速不變性原理不存在，愛氏理論自然就不攻自破了。

那么我再來升級(jí)一下問題，100年后所測的光速值，比現(xiàn)在光速快10米每秒，此時(shí)愛氏的理論正確嗎？

你不用思考一分鐘了，直接回答吧。答案是：愛氏的理論依然正確。

如果你看了我《變化》中關(guān)于光速，空間，物質(zhì)的概述，沒有領(lǐng)會(huì)到這一點(diǎn)，你白看了。

而且上面也說了，不要追求數(shù)字上的理解，去追求本質(zhì)上的理解。100年后，光速值比現(xiàn)在增加10米，如果是對(duì)所有觀測者而言的，那么理論依然就是正確的！

好了，你有問題要提問嗎？ 提問給你5分鐘時(shí)間，你來提問。而且你必須提問。沒有問題，你就沒有看清楚我上面所說的事情。

好吧，沒有時(shí)間等你了。但肯定有聰明的朋友會(huì)問：“你說了什么啊！上面說光速不變，現(xiàn)在說100年后光速值比現(xiàn)在每秒快10米，你不自打臉嗎？趕緊回家，別丟人了！這么弱智的問題，你都想不到！”

各位，這位同學(xué)說的話粗糙了點(diǎn)，但理確實(shí)不粗糙，很細(xì)。哈哈，我有種想笑的感覺，突然覺得之前寫的好多篇章，還是太嚴(yán)肅了。課堂氣氛不行。

現(xiàn)在該怎么回答這個(gè)同學(xué)的提問，你能替我回答一下嗎？所以再返回來，再看一遍光速不變原理：光速不變原理是指真空中的光速對(duì)任何觀察者來說都是相同的。

哈哈，這已經(jīng)是第三次讓大家看這個(gè)概念了。你現(xiàn)在應(yīng)該終于體會(huì)到我為什么想笑了。就一個(gè)寫的明明白白的原理，怎么理解起來，那么費(fèi)勁呢！

好了，看看關(guān)鍵詞吧：真空中，光速，任何觀測者，相同。我列出了我認(rèn)為是關(guān)鍵詞的四個(gè)詞。

在你要分析我給你列出的這四個(gè)關(guān)鍵詞時(shí)，我要告訴你分析它們能讓你開始懷疑人生。別問我怎么知道的，我就懷疑過！

1、真空中，這是環(huán)境要求，條件。這里面也包含一個(gè)定理，估計(jì)包括我在內(nèi)的所有人都贊同。那就是“真空不空。”至于怎么個(gè)不空法，在這篇文章中就沒法細(xì)說了，篇幅有限。但大概就是退相干性理論，時(shí)空微擾理論。這個(gè)我在《見微知著》中后面的一些篇幅中談?wù)撨^。

2、光速。就兩個(gè)字，包含很多。光速是一個(gè)數(shù)值，表述的時(shí)候，我們會(huì)說每秒多少米。發(fā)現(xiàn)問題沒？也就是影響光速的定義里，必然包含米的定義，秒的定義。其實(shí)在1983年之前，光速的測定值都是不嚴(yán)格確定的。

為了讓大家知道這個(gè)事情，還是讀讀下面文字：20世紀(jì)下半葉，光速的測量準(zhǔn)確度隨著諧振腔和激光干涉儀的發(fā)展而不斷地提升。另一方面，更精確的米和秒的定義也陸續(xù)被認(rèn)可。

1950年，路易斯·艾森用諧振腔所得出的光速值為299,792.5±1 km/h。這在1957年的第12屆無線電學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)上得到采納。1960年，米被重新定義，基礎(chǔ)是氪-86的某個(gè)譜線的波長。1967年，秒也被重新定義，基礎(chǔ)是銫-133基態(tài)的超精細(xì)躍遷頻率。

1972年，位于美國科羅拉多州波德的國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所利用激光干涉法測定光速，得出c = 299,792,456.2±1.1 m/s，其精度比之前的測量高100倍。剩余的不確定性主要來自米定義上的不確定性。

由于類似的實(shí)驗(yàn)也得出相近的光速值，所以1975年的第15屆國際計(jì)量大會(huì)建議把299,792,458 m/s作為光速的數(shù)值。

1983年的第17屆國際計(jì)量大會(huì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過測量頻率并固定某一特定光速值所得出的波長比此前的長度單位定義更具有可重復(fù)性。大會(huì)保留了1967年的秒定義，使銫的超精細(xì)頻率成為秒和米兩個(gè)單位的定義基礎(chǔ)。米的定義改為：“1?299,792,458秒內(nèi)光在真空中所運(yùn)行的距離。”

在這一定義下，光速的準(zhǔn)確值就會(huì)固定在299,792,458 m/s，光速也成了國際單位制所定義的常數(shù)之一。

在重新定義之前，更準(zhǔn)確的測量會(huì)使光速值變得更為精確；但在1983年以后，對(duì)氪-86以及其他光源的更準(zhǔn)確測量不會(huì)再改變現(xiàn)有的光速值，而是會(huì)增加米單位的精確度。

好了，這個(gè)簡單內(nèi)容，對(duì)于很多人而言，是枯燥的。但大概意思大家應(yīng)該懂了。就是說光速的定義不是那么簡單的，也牽涉到米和秒的定義。

3、任何觀測者。就是指任何客觀存在的人和物。

4、相同。這個(gè)概念不解釋，也無法解釋。解釋起來，也夠讓我懷疑人生！

好了，這就是關(guān)于光速不變原理四個(gè)關(guān)鍵詞的分析。你有問題嗎？

算了，我直接問吧。這四個(gè)關(guān)鍵詞重要嗎？肯定重要，但最重要的問題是光速的本質(zhì)是什么？本質(zhì)是什么！

我在《變化》中回答過這個(gè)問題。在這里不分析，直接說思路。光速的本質(zhì)：光速【真空】是一種時(shí)空束縛態(tài)，光速為定值是時(shí)空使然。也就是時(shí)空告訴物質(zhì)如何運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)就包含了以多大速度運(yùn)動(dòng)。光是物質(zhì)，自然就遵從時(shí)空規(guī)律。

更具體的的來說是真空磁導(dǎo)率和介電常數(shù)，引力場共同決定了光的速度。

可是我為什么要說100年后如果光速測量值，比現(xiàn)在增加了10米，相對(duì)論依然是正確的。

其實(shí)說100年增加10米，有點(diǎn)夸大，但不是不妥。10米和1米，0.1米，在這里的性質(zhì)是一樣的。

那我再問你，10米和一百萬億分之一1米在這里的性質(zhì)一樣嗎？各位是不一樣的。現(xiàn)在給出的光速定值299,792,458 m/s，一定是確定的嗎？沒有一百萬億分之1米的差嗎？ 也就是我說現(xiàn)在的光速值是299,792,458.0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001.對(duì)嗎？肯定是對(duì)的，沒有人敢否定這個(gè)誤差，即使現(xiàn)在國際協(xié)議規(guī)定它是定值。

各位我在說什么？我再給你們說性質(zhì)問題！可是增加了1米，變成299,792,459，那么誰都敢說，你這個(gè)和原來的不一樣。

所以問題就清楚了，我要解釋為什么100年后光速變成了299,792,459，增加了1米，我還認(rèn)為相對(duì)論是成立的。

因?yàn)橛钪嬷形ㄒ徊蛔兊木褪亲兓以凇蹲兓沸蜓灾芯蛯懙懒诉@句話。我一直也將這個(gè)思路貫穿整本書。

而且宇宙是非線性波動(dòng)的，也是開放性的。即宇宙不是一成不變的，那么光速是一種宇宙時(shí)空束縛態(tài)，宇宙發(fā)生了緩慢的變化，光速出現(xiàn)變動(dòng)，而且必須是全域性的變動(dòng)，那么對(duì)于我們而言，光速就是不變的。

也就是說時(shí)空束縛態(tài)有了松動(dòng)，光速會(huì)增加，以我們無法察覺的形式有了變化。也就是光速不變原理是成立的，對(duì)于任何觀測者而言，光速是一樣的。

我覺得必須給你們一個(gè)案例，你們才能更好的理解。我們知道河槽寬的地方，河流流速緩慢，而河槽窄的地方，河流流速較快。等量的河水，我讓河槽窄的地方，比原來窄上100萬億分之1米，那么窄的地方河流的流速有變化嗎？理論上有變化，可是實(shí)際呢？實(shí)際是沒有變化的，因?yàn)檫@樣微小的變化，至少人類是無法測量出來的。

而宇宙更是龐大無窮時(shí)空體系，我這樣解釋，你懂了嗎？仔細(xì)考慮一下。

所以從宇宙角度來說，光速是可變的，但光速不變原理卻是成立的。因?yàn)楣馑俨粫?huì)今天是這個(gè)速度，明天是那個(gè)速度。要深刻理解光速不變原理。

還有一點(diǎn)我強(qiáng)調(diào)一下，因?yàn)楹ε麓蠹矣袘T性思維，就想不到這點(diǎn)。比如100年光速的測量值，比現(xiàn)在慢了0.1米，那么相對(duì)論成立嗎？

很顯然是成立的！ 所以有“超光速”的概念，就一定要有“慢光速”概念。可是大家都沒有意識(shí)到這點(diǎn)。 快和慢當(dāng)然都是相對(duì)于“現(xiàn)在的光速”而言的。

還有一點(diǎn)再強(qiáng)調(diào)一下，很多科學(xué)家認(rèn)為，宇宙大爆炸開始時(shí)候，光速比現(xiàn)在快。你一定看到過這樣的新聞和科普知識(shí)，但你聽過他們怎么解釋嗎？ 去搜一下。

哈哈，去搜了嗎？ 你會(huì)發(fā)現(xiàn)，你其實(shí)沒有搜到任何東西。對(duì)于這個(gè)問題解釋，科學(xué)家無能為力的原因太多了。宇宙自身的膨脹速度大于光速，說明什么？說明宇宙膨脹的速度是大于光速嗎？

宇宙自身膨脹的速度大于光速，肯定是以現(xiàn)在的光的速度而言的，至于幾百億年前宇宙爆發(fā)時(shí)候，光速是多少？我們其實(shí)很難知道了。但我在我的書中提到過，我其實(shí)是反對(duì)大爆炸理論的，至少持高度懷疑態(tài)度。原因也是出于上述原因。承認(rèn)大爆炸理論，就必須承認(rèn)那個(gè)時(shí)候，相對(duì)論不管用。這僅僅是其一。更多的大家思考一下吧。也可以去看看我之前的文章。

很多人可能會(huì)罵我，當(dāng)然已經(jīng)有人罵過我了。不過也有人夸我的。我很有自知之明，我不是傻x，也不是天才，我只是思考你們不常的思考的問題，我將我思考的答案寫出來。當(dāng)然我不能保證這些思考都是對(duì)的，有價(jià)值的。我能力，學(xué)歷很有限。確實(shí)博士生隨便幾個(gè)問題拋過來，我就傻眼了。

等等，好像有點(diǎn)跑題了，繼續(xù)回到論述中來。

我不知道愛氏在做出這個(gè)原理判斷時(shí)候，是否也考慮了我想過的問題。他是否問過自己：“光速的本質(zhì)是什么？”

好了，關(guān)于等效原理等，其實(shí)也值得深入分析。你分析一下吧。看看有什么值得分析的地方。

接下來是介紹愛氏創(chuàng)立狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論的介紹了，介紹就意味著我要保持它的原汁原味了。

早在16歲時(shí)，愛因斯坦就從書本上了解到光是以很快速度前進(jìn)的電磁波，與此相聯(lián)系，他非常想探討與光波有關(guān)的所謂以太的問題。

17世紀(jì)的笛卡爾和其后的克里斯蒂安·惠更斯首創(chuàng)并發(fā)展了以太學(xué)說，認(rèn)為以太就是光波傳播的媒介，它充滿了包括真空在內(nèi)的全部空間，并能滲透到物質(zhì)中。與以太說不同，牛頓提出了光的微粒說。

牛頓認(rèn)為，發(fā)光體發(fā)射出的是以直線運(yùn)動(dòng)的微粒粒子流，粒子流沖擊視網(wǎng)膜就引起視覺。18世紀(jì)牛頓的微粒說占了上風(fēng)，到19世紀(jì)，卻是波動(dòng)說占了絕對(duì)優(yōu)勢。這短歷史我在《見微知著》中寫的很詳細(xì)了。

以太學(xué)說發(fā)展，人們認(rèn)為：波的傳播需要媒質(zhì)，光在真空中傳播的媒質(zhì)就是以太。與此同時(shí)，電磁學(xué)得到了蓬勃發(fā)展，經(jīng)過麥克斯韋、赫茲等人的努力，形成了成熟的電磁現(xiàn)象的動(dòng)力學(xué)理論——電動(dòng)力學(xué)，并從理論與實(shí)踐上證明光就是一定頻率范圍內(nèi)的電磁波，從而統(tǒng)一了光的波動(dòng)理論與電磁理論。

以太不僅是光波的載體，也成了電磁場的載體。直到19世紀(jì)末，人們企圖尋找以太，然而從未在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)以太，相反，邁克耳遜莫雷實(shí)驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)以太不太可能存在。

電磁學(xué)的發(fā)展最初也是納入牛頓力學(xué)的框架，但在解釋運(yùn)動(dòng)物體的電磁過程時(shí)卻發(fā)現(xiàn)，與牛頓力學(xué)所遵從的相對(duì)性原理不一致。按照麥克斯韋理論，真空中電磁波的速度，也就是光的速度是一個(gè)恒量；然而按照牛頓力學(xué)的速度加法原理，不同慣性系的光速不同。也就是麥克斯韋與伽利略關(guān)于速度的說法明顯相悖！

愛因斯坦似乎就是那個(gè)將構(gòu)建嶄新的物理學(xué)大廈的人。他認(rèn)真研究了麥克斯韋電磁理論，特別是經(jīng)過赫茲和洛倫茲發(fā)展和闡述的電動(dòng)力學(xué)。愛因斯坦堅(jiān)信電磁理論是完全正確的，但是有一個(gè)問題使他不安，這就是絕對(duì)參照系以太的存在。

他閱讀了許多著作發(fā)現(xiàn)，所有人試圖證明以太存在的試驗(yàn)都是失敗的。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，除了作為絕對(duì)參照系和電磁場的荷載物外，以太在洛倫茲理論中已經(jīng)沒有實(shí)際意義。

愛氏喜歡閱讀哲學(xué)著作，并從哲學(xué)中吸收營養(yǎng)，他相信世界的統(tǒng)一性和邏輯的一致性。在“奧林匹亞科學(xué)院”時(shí)期對(duì)大衛(wèi)·休謨對(duì)因果律的普遍有效性產(chǎn)生的懷疑，對(duì)愛因斯坦產(chǎn)生了影響。

相對(duì)性原理已經(jīng)在力學(xué)中被廣泛證明，在電動(dòng)力學(xué)中卻無法成立，對(duì)于物理學(xué)這兩個(gè)理論體系在邏輯上的不一致，愛因斯坦提出了懷疑。他認(rèn)為，相對(duì)性原理應(yīng)該普遍成立，因此電磁理論對(duì)于各個(gè)慣性系應(yīng)該具有同樣的形式，但在這里出現(xiàn)了光速的問題。

光速是不變的量還是可變的量，成為相對(duì)性原理是否普遍成立的首要問題。當(dāng)時(shí)的物理學(xué)家一般都相信以太，也就是相信存在著絕對(duì)參照系，這是受到牛頓的絕對(duì)空間概念的影響。

19世紀(jì)末，馬赫在所著的《發(fā)展中的力學(xué)》中，批判了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀，這給愛因斯坦留下了深刻的印象。1905年5月的一天，愛因斯坦與一個(gè)朋友貝索討論這個(gè)已探索了十年的問題，貝索按照馬赫主義的觀點(diǎn)闡述了自己的看法，兩人討論了很久。我在《變化》在討論慣性的時(shí)候，也引述馬赫原理。所以馬赫這個(gè)對(duì)愛氏的啟發(fā)是很大的。

突然，愛因斯坦領(lǐng)悟到了什么，回到家經(jīng)過反復(fù)思考，終于想明白了問題。第二天，他又來到貝索家，說：謝謝你，我的問題解決了。原來愛因斯坦想清楚了一件事：時(shí)間沒有絕對(duì)的定義，時(shí)間與光信號(hào)的速度有一種不可分割的聯(lián)系。他找到了開鎖的鑰匙，經(jīng)過五個(gè)星期的努力工作，愛因斯坦把狹義相對(duì)論呈現(xiàn)在人們面前。

1905年6月30日，德國《物理學(xué)年鑒》接受了愛因斯坦的論文《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》，在同年9月的該刊上發(fā)表。這篇論文是關(guān)于狹義相對(duì)論的第一篇文章，它包含了狹義相對(duì)論的基本思想和基本內(nèi)容。

愛因斯坦解決問題的出發(fā)點(diǎn)，是他堅(jiān)信相對(duì)性原理。伽利略最早闡明過相對(duì)性原理的思想，但他沒有對(duì)時(shí)間和空間給出過明確的定義。

牛頓建立力學(xué)體系時(shí)也講了相對(duì)性思想，但又定義了絕對(duì)空間、絕對(duì)時(shí)間和絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)問題上他是矛盾的。而愛因斯坦大大發(fā)展了相對(duì)性原理，在他看來，根本不存在絕對(duì)靜止的空間，同樣不存在絕對(duì)同一的時(shí)間，所有時(shí)間和空間都是和運(yùn)動(dòng)的物體聯(lián)系在一起的。

在這篇文章中，愛因斯坦沒有討論將光速不變作為基本原理的根據(jù)，他提出光速不變是一個(gè)大膽的假設(shè)，是從電磁理論和相對(duì)性原理的要求而提出來的。這篇文章是愛因斯坦多年來思考以太與電動(dòng)力學(xué)問題的結(jié)果，他從同時(shí)的相對(duì)性這一點(diǎn)作為突破口，建立了全新的時(shí)間和空間理論，并在新的時(shí)空理論基礎(chǔ)上給動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)以完整的形式，以太不再是必要的，以太漂流是不存在的。

什么是同時(shí)性的相對(duì)性？不同地方的兩個(gè)事件我們何以知道它是同時(shí)發(fā)生的呢？一般來說，我們會(huì)通過信號(hào)來確認(rèn)。為了得知異地事件的同時(shí)性我們就得知道信號(hào)的傳遞速度，但如何測出這一速度呢？我們必須測出兩地的空間距離以及信號(hào)傳遞所需的時(shí)間，空間距離的測量很簡單，麻煩在于測量時(shí)間，我們必須假定兩地各有一只已經(jīng)對(duì)好了的鐘，從兩個(gè)鐘的讀數(shù)可以知道信號(hào)傳播的時(shí)間。但我們?nèi)绾沃喇惖氐溺妼?duì)好了呢？

答案是還需要一種信號(hào)。這個(gè)信號(hào)能否將鐘對(duì)好？如果按照先前的思路，它又需要一種新信號(hào)，這樣無窮后退，異地的同時(shí)性實(shí)際上無法確認(rèn)。不過有一點(diǎn)是明確的，同時(shí)性必與一種信號(hào)相聯(lián)系，否則我們說這兩件事同時(shí)發(fā)生是無意義的。

大家體會(huì)到這個(gè)概念的重要了嗎？我在上面的各種提問，其實(shí)已經(jīng)夠深入了。

相對(duì)論認(rèn)為，光速在所有慣性參考系中不變，它是物體運(yùn)動(dòng)的最大速度。由于相對(duì)論效應(yīng)，運(yùn)動(dòng)物體的長度會(huì)變短，運(yùn)動(dòng)物體的時(shí)間膨脹。但由于日常生活中所遇到的問題，運(yùn)動(dòng)速度都是很低的（與光速相比），看不出相對(duì)論效應(yīng)。

愛因斯坦在時(shí)空觀的徹底變革的基礎(chǔ)上建立了相對(duì)論力學(xué)，指出質(zhì)量隨著速度的增加而增加，當(dāng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量趨于無窮大。他并且給出了著名的質(zhì)能關(guān)系式：E=mc^2，質(zhì)能關(guān)系式對(duì)后來發(fā)展的原子能事業(yè)起到了指導(dǎo)作用。以上就是愛氏狹義相對(duì)論的創(chuàng)立過程。

摘自獨(dú)立學(xué)者靈遁者科普書籍《變化》此書電子版淘寶有。