文/老余
上篇留下一个疑问：
在《星际穿越》里，站在地上的女儿看坐在飞船里的爸爸是高速离去的，那站在爸爸的角度，地上的女儿也是在做高速的运动。那为何是爸爸的时间变慢了，而不是地球上的女儿时间变慢了呢？
《星际穿越》回来，父亲没怎么变，女儿变老了
这是因为两人的坐标系不等价，在地上的女儿相当于一直在做匀速直线运动，所以时间没有变化，而爸爸从地球出发要加速到接近光速，到达目的地有需要减速，回来时又需要加速，快到地球时又需要减速，他经历的不是匀速运动。
在相对论效应里，父亲经历的事件是绝对发生了的，所以是爸爸时间变慢了，而女儿的时间是不会变慢的。
前面两篇，其实就说了两件事：
关于以上两点在直觉上非常“诡异”，但已经被物理学家证实了，感兴趣的朋友可以在文末点击查看详情。
用相对论的眼光看时间不是客观的，那物体的长度呢？
也不是客观的，而是相对的。
本篇，我们弄清楚如下这两个问题：
前面，爱因斯坦看破了光速和时间，他的相对论远远不止于此，就连我们也以为客观的空间距离、物体长度，他都看破了，结论是：
——不客观，两点之间的距离、一个物体的长度到底是多少，这得看你站在哪个坐标系下。
我们还是拿《三体》中三体星与地球的距离举例子吧：
大刘说三体星与地球的距离是4光年，假设你坐在“0.8倍光速”的飞船上去三体星旅游，我在地面上看你应该是要飞5年时间才能到（时间=距离➗速度，即4➗0.8=5）。
这个没错吧？
但因为有时间膨胀效应（高速运动物体的时间会变慢），根据第一篇的“钟慢系数”，你自己感受到的时间其实是3年。
钟慢系数（没办法了，不得不用公式，原谅我）
计算如下：你以0.8倍光速前进，即V=0.8，代入式子根号下结果为0.6，那你的钟慢系数=0.6，也就是你的时间快慢是常人的0.6倍，即你飞到三体的时间是5✖️0.6=3年。
在这里请注意：不管是地球上的我还是飞船上的你看来，你的飞行速度是一样的，都是0.8c。
那对你飞船上的你来说，感受到的地球到三体的距离就比我们短了，因为：
距离（L）=速度（V）✖️时间（T）
所以：你感受到的距离是：0.8C✖️3年=2.4光年，而我在地球上觉得你旅行的距离却是4光年。
长度，和时间一样也是相对的概念，相对论的结论是：
一个物体的长度在静止/匀速下的坐标系里是最长的，如果你于这个距离、长度有个相对速度，你会觉得它比静止是短一些。
这，就是长度收缩。
脑袋烧不烧？有没有冒烟？
不管你是否能接受，但这就是经过严密的逻辑推导出来的，之所以我们无法体感到这些怪诞的结论，只是因为我们处在低速运行的世界里。
我们感受不到时间会变慢，即使空姐在天上飞一辈子，与地上的我们相比，时间变慢也没有超过一秒；而地上的速度确实太慢，没法让我们感受到物体因运动而变短。
如果你接受了相对论，那现在的你可能会有一个巨大疑问：爱因斯坦的相对论，与牛顿的经典力学，到底是个什么关系？
接下来，我们来探讨这个问题。
——包含与被包含的关系。
牛顿力学体系可以完美解释低速的运动现象，但对高速运动的事物无法解释，而相对论统一了两者，即能解释低速的，还能解释高速的。
换句话说，爱因斯坦的相对论比牛顿力学更精准，更接近本质，他把牛顿力学体系包含进去了。
比如速度叠加的问题。
假设你在时速V1=400千米/小时（111米/秒）的高铁上射一发V2=700米/秒的子弹，我在静止的地面观察，这发子弹的速度是多少？
用我们朴素的经验来计算很简单：V3=V1 V2=111 700=811米/秒。
速度是叠加的，没错吧？
如果用相对论的公式计算呢？公式如下：
再次原谅我，没办法了
你看这个公式，如果“V1、V2”相对于光速实在太小，那右边下面这一块就无限接近于“1”（光速c实在太大，何况是c²？），那计算的结果也就无限接近于“V3=V1 V2”。
也就是说，在低速运动下，牛顿力学与相对论的计算结果趋于一致，误差小到可以忽略不计。
我们再看高速运动的情况，就完全不一样了。
还是你站在高铁上，唯一不同的是你站在的是未来的高铁上。
这列高铁以时速V1=0.5倍光速（0.5c）在前进，你在高铁里用手电打一束光，速度V2当然就是“c”本身。
那我在静止的地面观察，这一束光的速度是多少？
要是按照朴素的经验来V3=V1 V2=0.5c 1c=1.5c。
那这个V3不就超过了光速了吗？
而迄今为止，无论在地球上还是在深邃的宇宙里，科学家还没有发现一种东西比光速快！
所以这个结果是荒谬的。
也就是说，牛顿力学解释高速运动是不适用的，高速运动超出了牛顿力学的解释范围。
我们再看相对论，把“V1=0.5c、V2=1c”代入，结果是：V3=1.5c➗（1 0.5）=1c。
这与我们前面的结论是一致的：
——光速，在任何坐标系下是一个常量“c”。
（在上篇有朋友问：要是我在速度等于光速的飞船上看别的地方的一束光，它的速度是多少？会不会看到的这束光就是静止的？代入以上公式就知道，不是静止的，他的速度还是c）
如果你把“V1、V2”换成任意速度，在这个公式下V3都不可能超过“光速c”。这当然是与客观观察结果是一致的，没有物体的速度超过光速，起码迄今为止还没有。
你看，在速度上，相对论把经典力学包含了进去。
不仅仅是在速度上，物理学家把爱因斯坦相对论及推论与牛顿力学的所有公式及推论比较，基本都是这样的结果——相对论解释的范围更广更精准。
比如质量和能量，在牛顿的眼光里，质量和能量肯定不是一回事，肯定是两类东西，而爱因斯坦说其实这两者是一回事，由此发现了质量和能量相互转化的公式，即石破天惊的质能方程：
E=mc²。
正是这个方程，催生出了原子弹，也正是这个方程，让能源危机得以缓解成为可能（只需要一点点质量，就能变为巨大的能量，光速的平方这个数字实在是太大了）。
这一切都在说明，爱因斯坦站在巨人们的肩上向前走了一大步，他用更高阶的思维把牛顿的经典力学包含进去了。
相对论，更接近本质。
爱因斯坦，真的是神一般的存在！
当我们觉得地球是宇宙的中心时，我们以为这就是本质，但后来哥白尼说这不是本质，我们这里不是宇宙的中心，地球和天上亿万颗星星没有区别，天上和地下是一回事。
当开普勒看破天体运动运动的本质是引力后，牛顿再一次统一了天上和地下的力学——不但天体之间有引力，宇宙万物只要有质量，都会有引力，地球上的任何物体之间，任何物体与地球之间，都有引力。
而爱因斯坦再次扩充了牛顿的体系，把低速运动与高速运动的所有物理现象都统一了起来。
你看，物理学家在纷繁复杂的现象中抽丝剥茧，一直在简化这个世界，比谁的公式更简洁漂亮的同时，还在比谁的解释范围更大。
而正当大家都在消化狭义相对论时，爱因斯坦萌生了更大的雄心，那就是“我能不能再次飞跃，用一个理论解释更广的物理现象，让这个世界的所有物理现象归为大一统？”
他的这种雄心壮志会成功吗？
这是我们下一篇要讨论的内容。
（完）
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