我们知道相对论分为两类，一个是狭义相对论，一个是广义相对论。

        狭义相对论大体是速度越快时间越慢，也可以说是极快的速度导致时间膨胀。

        广义相对论大体是质量（引力）越大时间越慢，也可以说物体的引力场扭曲空间。

        今天我来科普一下，狭义相对论，我会用最简单，最基础的方法说清，人人都能听懂。狭义相对论是由爱因斯坦在1905年发表的一篇论文，名字叫《论动体的电动力学》。我会把这篇论文中最基础的知识解读出来分享给你们。

        首先狭义相对论中有两大假设:1.光速不变原理2.相对性原理

        1.光速不变是什么?就是说光速一直都是一个恒定的常数，光的速度为299792458m/s，约为30万米每秒，这个我们都是知道的。我们也知道速度是可以叠加的，比如说，我站在一个时速50m/s的列车上以5m/s的速度上跑动，对于地面上不动的人来说，我的速度就是55m/s。这就是速度可以叠加。

        同样如果我用5m/s的速度在地上跑动，而另一个人以8m/s的速度在地上跑动，在我眼中，那个人的速度是3m/s，但按地上不动的人看来，他的速度是8m/s，这个我们也是都知道的。

        那么按照这个推断，如果一速光从我身边跑过，在我眼里，它的速度就是(c－5)m/s[光速我们一般用c来表示]，而地上不动的人看到的光速还是c。

        但其实这是错的推断，根据光速不变原理。那速光在我眼前还是c，对地上不动的人来说也是c，就是说光速在任何人和任何速度面前都是一个恒定的常数，不管那些人是运动的还是不运动的。

        那么设想一下，如果我也是一道光呢？那么我和我旁边的那道光谁快?有人就会说了，既然我们俩速度一样，那么我们俩肯定一样快，既然一样快，那么我们俩相对于对方都是静止的，也就是说我们俩在对方眼里都是不动的，因为我们俩的速度一样。

        但事实并非如此，我前面说过了光速在任何人和任何速度面前都是一个恒定的常数，所以说在我眼中，那束光还是光速c，在那束光眼中，我也还是光速c，我们相对于对方都是光速。由此可见，相对论的奇妙之处。

        2.相对性原理是什么？相对性原理其实非常简单，它是意大利物理学家伽利略创造的。

比如说你被关闭在一个封闭的船舱里，你想知道船是在行驶的还是静止的。你无论做什么都不知道船的运动状态，你想通过力学定律看看船是否在运动，也就是想通过船是否加速和减速推测船是不是运动的，如果船加速了或减速了，你就能感受到，并且知道它是运动的。

        但如果船是匀速运动的，你就推测不出来船是否是运动的。因为匀速运动和静止都有同样的性质，静止虽然没有速度，但匀速运动的速度是匀速的，不变的，所以我们可以把静止和匀速运动归为一类。

        所以说如果船是静止或匀速的运动，你并不能判断出来船是否是运动的，你无法感觉到船是否是运动的。唯一的办法就是站在甲板上，看到水是否后退，你才能确定此时船是怎样的运动状态。总的来说就是物理定律在所有的惯性系中都是相同的。这就是简单的相对性原理。

        所谓惯性系，就是在一个参考系中，一个自由运动的物体，即一个无外力作用的运动物体，保持其原来相对于参考系为静止或作匀速直线运动的状态，则将这样的参考系称作惯性系。

        狭义相对论的两大基础假设我已经讲完，下面我们来进入正题。

                              钟慢效应

        我们首先利用光速不变原理制造出来一个光钟，一个简单的光钟有两面镜子组成，一束光会因为遇到镜子而来回反射，这个我们也都知道。我们将一束光在镜子之间走一个来回所用的时间设为一个时间单位。因为光速不变原理，所以光在其中往返一次的时间也会保持不变。

        现在，我们把这个光钟带上一辆行驶的汽车，汽车里面的人看这个光钟运动的一个时间单位所走的路程就是这两面镜子之间距离的两倍。

        但对于地面不动的人，这个光钟里的光走的路径就不一样了，路径是两条斜线。

        因为光走的路径变成了斜线，斜线的路程比原先直线的路程要长。所以说对于汽车里的人来说，光在光钟里走的路线要比对于地面上的人来说光在光钟里走的路线要长。

        同样时间，相等速度，走过的路程却不相同，只能说明什么?这就说明汽车里的时间相对于外界的时间变慢了，所以汽车里的时间膨胀了！

                            尺缩效应

      那么现在，汽车内的人怎么测量车厢长度呢?这个很简单，拿个刻度尺直接量就行了。但是对车厢外的人来说就比较麻烦了，因为汽车是在运动的。但是你拿的刻度尺是静止的。你必须在同一时间记下车头和车尾的刻度尺读数，然后你量下来就会发现，运动中的车汽比静止的汽车在运动方向上要短。

        因为时间和速度相关，速度和动能相关，动能和质量相关，这样推导下来，质量也就不是原来的质量了。所以说质量会随着速度增加而增加，然后结合动量和动能公式，就得到了大名鼎鼎的爱因斯坦质能方程：E=MC²。其中E指的是能量，M指的是质量，C就是光速。最后就是能量＝质量×光速的平方，由此我们可以想到，一个质量很小的东西，也会含有巨大的能量，科学家们根据这个公式还发明了原子弹。

        时间膨胀、长度缩短、质量增加，都可以按照「洛伦兹变换」推导。

        按照洛伦兹变换的公式，一旦物体到达了光速，时间将变得无穷慢、长度将变得无穷小、质量将变得无穷大，所以说狭义相对论中不允许光速的出现，超光速就更不用提了。

        总的来说，运动中的物体在运动方向上时间会变慢，长度会收缩，质量会增大。

        我们今天讲的这些都是建立在匀速或静止的基础上，正因如此，所以才叫狭义相对论。另外，狭义相对论中还有很多知识，但也需要很多丰富的数学经验，就比如它的核心，洛伦兹变换，我就不多在这里介绍了。如果有幸的话，我可以在以后讲解一下广义相对论的基本原理。