時間和長度的相對性，都是為了“迎合”那個“霸道”的光速！

我們每個人都在時間的不斷流逝中度過一生，時間看起來在我們身邊無處不在，與我們如影隨形，甚至比我們的影子還熟悉。

但時間真的存在嗎？很多人對此會感到困惑。

我們生活中的點點滴滴都留下了時間的痕跡，但關于時間的本質，至今沒有誰能完全解釋清楚，因為時間是一個相當抽象的概念，它看不見摸不著，永遠不停地流動著，而且只有一個方向，那就是向前。

如今看來，雖然我們每天都感受著時間，但時間的本質并非像我們想象的那么簡單。

那么空間呢？我們自認為非常熟悉的空間，真的如同我們感受的那樣嗎？其實說到底，我們不了解空間，正如我們不了解時間一樣。

舉個例子，在我們的傳統觀念里，空間是不變的，比如說一米就是一米，無論如何變換，無論從任何角度來講，一米的長度都不會變。

但如今我們知道并不是那樣，從不同的角度來講，一米或許真的不是一米。

空間其實與時間是相輔相成的，兩者不可分割，相互交織在一起。這就意味著，如果時間變了，空間（距離）也會跟著改變。

到這里你可能有點懵：怎么會這樣？

答案在藏在那么我們每天都看見的東西：光，準確地說是光速，那個我們不能打破的宇宙極限速度。

因為光速不變，所以如果時間膨脹，那么距離（長度）必然會收縮。

上過小學的都知道，速度等于距離除以時間，如果速度不變，時間發生膨脹，距離當然會跟著改變。

下面詳細來解釋下。

在真空中，光速是30萬公里每秒（這里取近似值）。假設你乘坐飛船以87%光速急速飛行（相對地球上的觀察者），也就是大約26萬公里每秒。

根據愛因斯坦相對論中的時間膨脹，你所經歷的一秒鐘（你的本證時間）在地球觀察者眼里并不是一秒，而是兩秒。這意味著什么？

在這兩秒時間里，地球觀察者看到你飛行的距離是52萬公里，但是在你眼里你只飛行了26萬公里，兩者相差一半。

是不是感覺有點奇怪？其實沒什么奇怪的。

這并不意味著你一秒鐘飛行了52萬公里，你的一秒鐘是你的時間，而52萬公里并不是你感覺到的飛行距離，而是地球觀察者看到你飛行的距離，兩個完全不同的參照系。

這也意味著，時間膨脹必然會感隨著距離的收縮（尺縮效應），兩者是同時進行的，或者說是等價的，而只有這樣，才能保證不管在任何參照系下，任何物體都不能超光速飛行。

所以87%光速飛行的你，并不會感覺每秒飛行了52萬公里，而仍舊是26萬公里。地球觀察者看到你飛行的一公里，在你眼里其實只是半公里。

這也是時間膨脹下的尺縮效應。同時也說明了一點：速度與觀察者沒有什么關系，不過時間和距離與觀察者息息相關。

當你以亞光速飛行時，遙遠的天體的確距離你更近了，同時，物體本身也會縮短。比如說，在地球觀察者來看，亞光速飛行的你身高也收縮了，或許只有身高的一半（不到一米），但如果飛船上還有其他乘客，在他們眼里，你的一切都是正常的，因為你們處于同一個參照系，他們測量你身高的尺子同樣會縮短。

還有一個更神奇的現象：假設你能瞬間達到亞光速，你會看到遙遠星系（比如說距離地球250萬光年的仙女座星系）的距離突然變短，或許只有100萬光年甚至更近，這取決于你到底有多接近光速。理論上如果無限接近光速，你會看到仙女座星系就在你眼前，你可以瞬間到達仙女座星系。

是不是有點不可思議？

但確實是這樣。這也是為什么光子到達任何地方都不需要時間，或者說，光子可以瞬間到達任何遙遠的距離，哪怕是宇宙的邊界。

這太違反我們的直覺了，但愛因斯坦的相對論對此早就有非常詳細的表述，而且經過一百多年的不斷驗證，相對論確實符合科學家們對宇宙的觀測結果。

而狹義相對論一個最為核心的思想就是：光速不變原理。光速不變并不是說光速在真空中嗎，每秒30萬公里，而是說在任何運動狀態，任何參照系下，光速都是30萬公里每秒。

比如說，一艘以90%光速飛行的飛船發出的光的速度仍舊是光速，而不是190%光速。

ε0為介電常數，μ0為磁導率

光速，只與真空的磁導率和介電常數有關，可以認為光速是時空的固有內在秉性，也是我們認知宇宙速度的一把標尺。宇宙中的一切看起來都在變化中，但總要有一個不變的東西當作執行標準，這個標準就是光速。

看起來確實有點奇怪，宇宙為何要用光速當作標尺呢？有時候大自然就是這樣不可捉摸，就是這樣違反我們的直覺。事實上，隨著科學家們不斷探索浩瀚宇宙，會有越來越多的現象違反人們的直覺，宇宙中隱藏著太多不為人知的秘密！