相对论概念：每个人运动速度都是光速，但一部分速度被时间抵消了
www.zhiqu.org 时间： 2024-06-16
爱因斯坦被誉为继牛顿之后最伟大的物理学家，而爱因斯坦基于光速不变理论创建的相对论也被誉为20世纪两大物理学支柱之一，相对论无疑是人类物理学上一笔宝贵的财富，它可以很好的解释经典物理学对于宏观高速世界与宇宙天体运动等一些无法解释的问题，但是由于相对论中“相对”的思维与日常生活经验相悖，所以导致当我们在读相对论时不免会产生这样一些疑问，例如：相对论认为任何物体的运动速度都是光速。
任何物体的运动速度都是光速？这简直可笑了，这个结论连三岁的小孩子都不会相信，任何物体？那我们是不是可以理解为：每个人的运动速度也都是光速？原来我们每天都是在以光速进行运动啊！那么请爱因斯坦出来解释一下：为何我们的运动速度那么快，可是每天还是要在漫长的堵车中苦苦挣扎？
各位看官想必现在一定很生气，请大家先将那20米长的西瓜刀收起来，接下来我们详细的聊一聊为何相对论认为：任何物体的运动速度都是光速。
首先来说，速度等于距离除以时间，这个想必大家都不会有任何疑议，但速度也是有方向的，因为我们生存在三维空间中，我们可以使用XYZ来表示这三个维度，这三个维度是相互垂直的，物体的运动速度应该是X、Y、Z方向上的速度合成，如果速度是恒定的话，那么一个方向上的速度增加就会导致另外两个方向上速度的减少，这就和我们切蛋糕是一个道理，不论我们这三份怎么切，蛋糕的总面积是不会改变的，蛋糕不会因为我们的切法而导致面积的增加或者减少。
后来爱因斯坦在这个三维空间中加入了一个时间的维度（T），并且提出了任何物体的速度都是恒定的，也就是光速C，人的速度是光速，月亮的速度也是光速，所有的物质运动速度都是光速，好吧，既然爱因斯坦这么伟大，那么我们姑且相信爱因斯坦说的是真的，可是问题又来了，既然所有物体的速度都是恒定光速，那么为何我们却感觉不到呢？
在上文中已经提到了，速度其实是三个维度方向上的速度合成，但是在爱因斯坦构建的相对论体系中多了一个时间维度，构成了四维时空（X、Y、Z+T），所以速度就不是三个维度方向上速度的合成了，而是X、Y、Z、T四个方向上的速度合成，那么物体在三维空间中的运动速度就会分走物体在时间中的速度，或者说：当总速度恒定时，物体在空间中的运动速度越快，物体在时间的运动速度就越慢，当物体在空间中运动速度达到最大值，即光速时，物体在时间的流逝将停止了，即光速运动的物体不会产生时间流逝，这就是狭义相对论中提到了时间膨胀理论，速度与时间的转换公式如下
所以光速C不再仅仅是一个物质运动的速度，而是物理学中一个重要的物理常数，宇宙中一个重要的几何性质，几何性质又与数学中的π有区别，因为π根本不具有物理性质，只有在数学计算中才能得到体现。
所以在我们懂得了时间、空间、速度的关系后，我们就不会将空间与时间完全割裂开来，只要是在我们生活中四维时空中进行运动，那么空间中的运动就一定会产生时间的变化，当我们跑步时其实就已经在进行着时空穿越，听起来是不是很酷，只不过由于我们在空间中的速度过低，所以时间流逝速度的减慢几乎可以忽略不计，但只要牢牢记住没有单纯的空间运动这一点，我们就可以更好的理解相对论，更好的认知这个原本无比熟悉但又十分陌生的世界。
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