追光少年完美逆袭，刚出道的相对论终结几百年的以太论（下）

20世纪初，在物理学界，“光”所带来的矛盾越来越多。

首先就是1887年，迈克尔逊和莫雷实验。他们本想测量出光在面向以太风和背向以太风的速度差，间接证明光的介质以太是存在的。可是实验结果让人大跌眼镜，无论他们怎么调整仪器精度，更换实验场地，结果都是零。这意味着没有速度差，光的速度是恒定的，这和几百年的以太学说是相违背的呀。

其次，在电磁学领域，通过麦克斯韦方程组，人们认识到光是一种特殊的电磁波。但人们在测定电磁波速度时，发现电磁波的传播速度是一个定值即每秒30万公里。这不满足速度叠加原理啊，与牛顿力学也是相矛盾的。

1904年，我们的主人翁爱因斯坦已是瑞士伯尔尼专利局的三级技术员了。他每每回忆起刚毕业时，找不到工作的落魄景象就对如今稳定的生活更加珍惜。爱因斯坦热爱这份工作，不仅仅因为它收入稳定，还因为有很多空暇时间可以做思维实验，钻研自己热爱的物理学。他在专利局有个好朋友同是热爱物理的贝索。每次当爱因斯坦想到什么新奇的问题，他都会与贝索讨论。贝索为了解答爱因斯坦的问题，都会认真查阅资料，并给予最中肯的回答。

一天，爱因斯坦与贝索讨论完光速与时间的问题。他陷入了沉思。窗外大街上一声急促的汽车鸣笛声惊醒了他。突然，爱因斯坦眼前一亮，这位科学巨匠顿悟了，他挣脱几百年的思维束缚，打破权威的桎梏，身披荣光，踹开了真理的大门。那个从16岁开始就困扰着他的“追光悖论”，爱因斯坦终于找到最后的答案了。

“黄昏，一辆汽车从大街上行驶而过，它的速度是V，汽车打开了车灯。此时，车灯照出的光的速度是C。为什么光束的速度不是V+C，这样才满足几百年沉淀下来的速度叠加原理啊。”

爱因斯坦猛吸一口，扔掉了香烟。

“为什么必须要满足速度叠加原理？为什么不以观测事实为基础？为什么不抛弃行将就木的以太论？为什么时间就一定是绝对的？”

爱因斯坦立刻全身心投入论文的撰写，把他的新思想都记录下来，整理成文。

五个星期后，伟大的相对论就此问世。它废止了早已不合时宜的以太论，以实验结果——光速不变为基础，加上狭义相对性原理，建立了区别于牛顿绝对时空观的全新时空观念 。我们都是生活在三维空间和一维时间构成的四维时空中，这对牛顿的时空观是大大地拓展。

狭义相对论预言了许多不可思议的相对论效应，如时间膨胀。一个物体速度越快，它所经历的时间就越慢。20世纪70年代，物理学家乔·哈菲尔和理查·基延的钟表航行实验，铯原子钟那59纳秒的时间差完美验证了狭义相对论的正确性。

狭义相对论还推导出了人类最重要的公式——质能转换公式E=MC^2（E代表能量，M表示质量，C^2是光速的平方，为一个常数）

在牛顿力学中，质量和能量是完全没有关系的两个物理量。在爱因斯坦的狭义相对论中，能量概念有了推广，质量和能量有确定的当量关系。一个拥有很小质量的物体，它所蕴藏的能量是十分巨大的。这也解释了核反应中那惊天威势的由来。

1905年，被誉为爱因斯坦奇迹年，这位年仅26岁的科学巨匠发表了5篇划时代的论文。每一篇都开启了一个全新的物理领域。其中，最重要的就是6月30日发表的《论动体电动力学》，也就是狭义相对论。它们不仅解答了争论了几百年的光的本质问题，还拓展了牛顿力学，建立了更加完善的时空观。许多以前不可调和的矛盾在新理论中，终于握手言和。

追光少年爱因斯坦，正在成长为一代科学巨匠。他的光辉刺破乌云，真理的黎明破晓了。

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