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爱因斯坦为了让门外汉更容易了解相对论，有一段话相当著名：“一个男人与美女对坐一小时，会觉得似乎只过了一分钟；但如果让他坐在热火炉上一分钟，会觉得似乎过了不只一小时，这就是相对论。”

很多人觉得这只是一个发散的比喻，其实是爱因斯坦一则发表于1938年的短篇实验报告的摘要，绝对经得起学术讨论。其实，这段深入浅出的比喻非常直观地说明了：时间是依赖于观测者的，是可以伸缩的。

爱因斯坦的导师兼同事赫尔曼·闵可夫斯基在1908年就宣告了古老时空观的死亡，“从今往后，作为空间的空间，和作为时间的时间都销声匿迹了，一个时空的结合体已取而代之。”

在爱因斯坦的宇宙中，人可以穿越数十亿年进入未来；寿命几乎可以无限期地延长，直到太阳死亡，海洋沸腾，太阳系陷入永恒的黑夜；我们可以观察到恒星从旋转的尘埃云中诞生，行星的形成，还有创世之初生命的蠢蠢欲动。总的来说，在爱因斯坦的宇宙中，遥远的未来大门敞开，过往却被牢牢地锁死。

这一切都源于一个方程式：E=mc^2.（质能方程E-能量，m-质量，c-光速）。

这个奇妙的方程式意味着，能量和质量是可以互换的，就像美元和欧元的互换一样，只不过，这里的汇率是光速c的平方。

也就是说，如果有人朝你扔板球，当脸被击中时，就会有疼感。物理学家认为疼的原因是在击中人脸时能量转移到了脸上，被转移的能量就是投掷者给板球的动能。

由此展开，这个方程支撑了我们对宇宙运行的理解。为什么星星会发光？为什么核能比煤、石油更高效？它也能去解释一切质量的起源。

而看似宏观、复杂只有科学家能看懂的理论，在《人人能懂的相对论》中，作者用最简单有趣的语言，完完整整说明白了。全书没有比勾股定理更难的公式，就能推导出这个世界上最著名的公式，E=mc^2。

时空的伸缩除了能让人星际旅行，对我来说最关心的就是，条件允许下，寿命也可以无限延长。只要速度够快，时间就能够慢。

《人人能懂的相对论》中作者举出了一个实验。有一种叫μ的粒子，它的寿命很短，而且质量很小，所以很容易加速到很大的速度。特定条件下，它的寿命大约是2.2微秒（一微秒是百万分之一秒）。上世纪90年代末，科学家们在纽约长岛的布鲁克海文国家实验室里制造了一台机器，他们产生一个μ子束，μ子以光速的99.94%在14米直径的圆环上循环。如果μ子在圆环中只能存活2.2微秒，那么它们只能跑15圈[ 利用圆的周长等于π乘以直径，其中π约等于3.142时，你可以自己算一下]。实际上，它们跑了400圈，这说明它们的寿命延长了29倍，达到60多微秒。实验事实说明爱因斯坦是对的，他走在真理的道路上。

这科学吗？有另一个实验可以说明，为什么时间可以伸缩。想想一种叫作光钟的笨重钟表，它由两个镜子组成，镜子间，一束光来回反射，光束反射一次，光钟走动一下。例如，如果镜子相距1米，则光大约需要6.67纳秒完成一次往返。即光以每秒299792458米的速度移动了2米。

现在，把光钟放在一列火车上，随火车从站台上的人身边疾驰而过。重要的问题是，对站台上的人来说，光钟走多快？在爱因斯坦之前，人们假定时钟快慢是不变的，即每走一步需要6.67纳秒。

因为火车正在前进，在一个时间单位内，光必须传播更长的距离。也就是说，站台上的人看来，由于火车的运动。因此，若要使光钟与它静止时走动的快慢相同，光必须传播得快一点，否则，它无法在6.67纳秒内走完这被拉长的距离。在牛顿世界里，火车的运动增加了光速。但关键是，爱因斯坦认为光不能加速，它对每个人都一样。这引起一个令人不安的结果，即对站台上的人来说，由于光线要走更长的距离，移动的光钟每走一步都要花费更长的时间。也就是说火车上的光钟它变慢了。

进一步看，光钟相对于乘客静止，乘客肯定会看到光钟每6.67纳秒走一个时间单位，心跳一次，它走1.5亿次。与此同时，对站台上的观察者来说，火车上的光钟用了6.67纳秒多一点的时间来完成一个时间步。在数过1.5亿次时间单位后，他的心跳略多于一次。也就是说，在站台上的人看来，他比坐在火车上的乘客衰老得快。

这就是相对论的颠覆意义。

2022年7月30日15:00，我们特别邀请到复旦大学物理学博士李德力老师，与你共同分享“爱因斯坦的时空观”，带你彻底搞懂相对论如何改变世界！

复旦大学理论物理系博士，现在福建师范大学柔性电子研究院工作，从事计算物理于柔性电子等方向德研究。《人人都懂的相对论》译者。

【主持嘉宾】

复旦大学新闻系博士，现为自由译者，曾翻译《权力的游戏：服装设计》《针线说历史》《艺术与几何》《身份》等书。曾担任出版社、报社记者、编辑、主编。

【推荐阅读】

《人人能懂的相对论》

作者：【英】布莱恩·考克斯、【英】杰夫·福修

译者：李德力

出版社：上海科学技术文献出版社

这一次，你将真正理解相对论，跟上爱因斯坦的脚步，吃透现代物理学基础！

两位作者在书中完整解释时间空间的相对性、光速的极限，以及为什么愈接近光速，时间就会愈慢等相对论的基础概念，并且思考一连串更核心的问题：什么是能量？什么是质量？光速与能量、质量究竟有什么关系？为什么光速是质能转换的兑换率？在回答这些问题的同时，作者也带我们来到大型强子对撞机的实验现场，探索希格斯粒子与质量起源的奥祕。

本书入围科普书zui高荣誉——英国皇家学会科学图书大奖决选名单，是近年难得一见深具启发性的科普读物，也是一本能让你真正理解相对论的书。从 E=mc2 出发，我们将能了解所有关于宇宙的道理：时间、空间、质量、能量、标准模型、希格斯粒子……