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对于相对论的误区 关于相对论，一般人误区最大的就是拿牛顿的世界观来套用。什么意思呢？ 我们可以先来看看，牛顿对于运动问题的解决方案。这其实来源于伽利略的相对性原理。具体的操作其实就是速度叠加。我们来举个例子，假设一个人在一辆小车上，这小车从右往左运动，每秒是10米，而人在车上运动，每秒是5米。那这个时候如果要求地面观测者看到车上的人的速度，那应该是多少呢？
科学是注重过程的，对于这个问题，牛顿世界观下的解决方案，其实就是把两个速度进行叠加，也就是说，地面观测者的速度是车速+人的速度，也就是10+5=15米/秒。 所以，如果一个手电筒打开并扔出去，如果用牛顿的世界观，地面观测者看到的光的速度就应该是光速c+手电筒的速度，所以一定会大于光速c。
可问题的关键是，牛顿和爱因斯坦的世界观是不同的，具体来说，在爱因斯坦的理论框架内，速度不是单纯的叠加。还是车子和小人的例子，如果用爱因斯坦的理论来计算，其实是下面这个计算公式。这个计算式其实是通过光速不原理和相对性原理，推导而来的，想了解的可以自己简单推一下，其实就是一个初中数学的难度，数学上并不难，难的其实是物理学的思想。
如果把刚才的速度带入计算，你就会发现，结果约等于15m/s，只是在小数点后15位有个极其微笑的差异。实际上，牛顿力学其实是相对论在宏观低速下的近似值，这也是为什么，我们牛顿力学其实会让我们感觉到特别准确的原因。我们生活在宏观低速下，所以牛顿力学和我们的直觉特别匹配，但一旦速度快起来，其实牛顿力学的误差就会体现出来，这时候其实就需要用到相对论。 还是扔手电筒的那个问题，实际上，如果你假设手电筒有个速度，再带入进去算，你会发现，最后的结果其实还是光速c，并不是牛顿力学计算出来的超光速。所以，其实在相对论当中，光速其实和光源是没什么关系，无论光源到底在不在运动。不仅如此，其实一开始相对论被称为相对论，爱因斯坦是有点不愿意的，因为这个理论更像是绝对论。这里的绝对，其实就是光速，光速在任何惯性参考系下都是光速。 相对论和牛顿力学的本质区别？ 那你可以能要问为什么相对论和牛顿力学会有所区别呢？ 这其实是爱因斯坦和牛顿对于时空的看法不同造成的。牛顿认为“时间”和“空间”是彼此独立的，而且对于任何参考系（观测者）来说，时间和空间是一样的。意思就是，对于任何人来说，一秒就是一秒，一米就是一米，在大家眼里一秒和一米都是一样的，和他们的运动状态没有关系。 而爱因斯坦则认为，“时间”和“空间”并不是分立的物理量，而是可以被统一的，他管着叫做“时空”。具体来说就是，由于运动状态的不同，时间和空间也会发生变法。 比如说：高速运动的物体，就会发生时间膨胀效应和尺缩效应。
具体点来说，就是如果刚才的例子变成一艘飞船，飞船从高空快速掠过。在对于地面观测者来说，飞船上的时间就会发生膨胀。具体的膨胀是这样的，如果飞船上的人在做广播体操，那地面上看到的情况就是慢动作的广播体操，具体膨胀效应其实也可以通过相对论的推导公式来求解。
这里补充一点，其实飞船里的人感受到的时间还是在很正常的，所以他做的广播体操还是正常速度。还有，如果地面观测者也在做广播体操，那对于飞船上的人来说，他看到的其实也是慢动作广播体操。这里其实就是相对性原理在起作用，毕竟运动是相对的，飞船上的人相对于地面观察者是告诉运动，同理，我们也可以看到是地面观测者相对于飞船上的人在高速运动。 而尺缩效应的情况也是和时间膨胀是类似的，在这里就不赘述。 虽然，相对论得出的结果特别反直觉，但是科学上的事请其实要靠实验来证明。爱因斯坦狭义相对论这些年也确实被不少的时间所证明，首先就是μ子实验，其次还有铯原子钟实验等等。这些在网上都可以搜到，想了解的可以自行搜一下。
这些实验都非常强有力的证明了爱因斯坦的观点。而那个让人无法理解的光速不变原理，说白了就是时空的一种特殊属性，是描述任意两个事件之间的时空距离。
最后，我们来总结一下，牛顿世界观和爱因斯坦的世界观对于“时空”的认识有本质的区别，正因为如此，在计算运动速度时，牛顿世界观下，常常是通过简单的速度叠加来完成的。而实际上，爱因斯坦的理论也有相关的速度合成公式，在解决高速问题时，其实应该用的是爱因斯坦的狭义相对论而不是牛顿力学，如果从狭义相对论来求解，那一定不存在超光速的事件。所以，扔出去的手电筒中射出光并没有超光速。 |
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