牛頓在１７世紀(jì)８０年代首次總結(jié)出了物體的運動定律。
根據(jù)這些定律，不同的運動可以按照簡單的算術(shù)法則相加起來。假設(shè)有一列火車以每小時２０公里的速度從你身邊駛過，而車上又有個孩子以每小時２０公里的速度向列車行進方向拋擲一只小球。在和列車一起前進的這個孩子看來，小球的速度是每小時２０公里。而在你看來，火車的運動要和小球的運動加在一起，結(jié)果，小球就以每小時４０公里的速度運動了。
所以，你能夠看出，不能單單就小球來確定它的速度。速度是相對于某個特定觀察者而言的。任何一種試圖解釋速度（及有關(guān)的其它現(xiàn)象）在不同觀察者看來的變化情況的運動理論，都是一種“相對論”。
愛因斯坦的與眾不同的相對論源于這樣一件事實：在火車上扔小球的這種做法，似乎對于光就不再適用了。光是能夠順著或逆著地球的運動方向運動的。在前一種情況下，它似乎會傳播得比后一種情況下快。這正象飛機在順風(fēng)飛行時相對于地面的速度要比逆風(fēng)飛行時高一些一樣。然而，對光速所進行的最精密的測量表明，無論發(fā)光的光源如何運動，光速永遠是不變的。
因此，愛因斯坦宣稱：假設(shè)光在真空里的速度已經(jīng)測得，那么，它將永遠保持這個速度不變（每秒３０萬公里），在任何情況下都是如此。對于這一設(shè)想，宇宙間的各種定律相應(yīng)地又該怎樣安排呢？
愛因斯坦發(fā)現(xiàn)，為了保證光速是一個恒量，人們必須接受許許多多出乎意料的事情。
他發(fā)現(xiàn)，隨著物體運動速度的增加，物體在運動方向上會變得越來越短，直到在達到光速時，長度變到零為止；與此同時，物體的質(zhì)量會變得越來越大，在達到光速時，質(zhì)量會變?yōu)闊o窮大。他還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物體的運動速度越來越小時，運動物體上時間流逝的速度也會不斷減小，而在達到光速時，時間就會完全停止。他又發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量等價于一定的能量，能量也等價于一定的質(zhì)量，等等。
他把上述對勻速運動物體的所有規(guī)律歸納起來，并于１９０５年以“狹義相對論”的名稱予以發(fā)表。１９１５年，他又在討論變速運動物體的規(guī)律方面得出了更為深奧的結(jié)果，同時還對引力作用進行了一番新的表述。這些成果被稱為“廣義相對論”。
只有當(dāng)物體有很大的運動速度時，愛因斯坦所預(yù)言的某些變化才能被人們所察覺。亞原子粒子就有這樣的速度。人們對亞原子粒子進行觀測，發(fā)現(xiàn)愛因斯坦的預(yù)言是正確的，而且還是十分正確的。老實說，如果愛因斯坦的相對論是錯誤的，我們那些轟擊原子的裝置就無法運轉(zhuǎn)，原子彈也不會爆炸，某些天文觀測也無法進行了。
不過，在通常的速度下，愛因斯坦所預(yù)言的各種效應(yīng)都是極小的，因此可以被忽略掉。這時，牛頓定律的簡單的算術(shù)加法就起作用了。由于在我們所處的環(huán)境中，牛頓定律總是適用的，因此，它們被我們看作是一種“常識”。而愛因斯坦的定律卻被看成“不可思議的”。
阿西莫夫《你知道嗎？--現(xiàn)代科學(xué)中的一百個問題》
科學(xué)普及出版社 1984年
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