如果我说，无论我的汽车开到多少码，汽车里的我测量匀速跑的火车相对于我的速度总是时速100公里，这可能吗？对于火车来说是不可能的，但是对于光，就是这样的。

无论我怎么跑，怎么加快速度，我测量到的光速，总是固定的30万公里每秒。。。也就是说，无论我速度多快，我再加速我自己，仍然追不上光，一点都没追上。光，总是以30万的速度离我而去。

这就是光速不变原理。

好了，光速不变原理的内容就说到这，仔细去体会体会其中的不可思议吧。体会出来了后再继续看，效果最好啦。

有人肯定会疑问：现实真的是这样？咳咳，我反正没去测量过光速，所以我只能去看别人的测量结果。。。据说做过好几个实验，测出的结果就是光速不变。现实真是这样！！肿么回事？问题的根结在哪里呀？爱因斯坦说，筒子们，乃们的绝对时间观念太根深蒂固了，要连根拔掉才能理解。绝对时间观念？

自古以来。我们总是认为，在全宇宙范围内，在任何地点，时间总是默默滴、跟旁物毫无关系滴、自顾自地流逝。任何物理过程都不会影响时间流逝的速度。这就叫“绝对时间观念”。所谓“绝对”就是啥都影响不到他的意思。现在小爱说，这是不对的。

小爱还说，筒子们，绝对空间观念也要连根拔掉！啥叫绝对空间观念？

就是说自古以来，空间的尺度（长度）是独立的，没有任何物理过程可以影响到它。换句话说，无论我们怎么运动，测量到的同一个物体的长度必须是相同的。小爱说，这也是不对的。

还记得那个奇葩的计时装置嘛？两块水平放置的镜子，一上一下。某个时候从下面镜子某处，垂直向上发射一道光，然后这道光就会被上方的镜子反射回来。我们就看这一个往复的过程！

还是上个图吧。。假如这个装置放在火车上。一个笑脸（观察者）站在这个装置的旁边看这个过程，是这样的：

对吧，垂直向上的一道光，经过上面镜子的一次反射，回到发射地了。咱们就看这一段。站在装置旁边的人看到的就是这情形了，这段光，经过了一小段时间后到达上方。然后又经过同样的一小段时间后，回到下方。为啥是同样的时间段？因为上升路径的距离，跟下降路径的距离是一样的。同时，光上升的速度，跟下降的速度也是一样的（这可不是光速不变哦），所以经历的时间段是一样的。

现在切换一下，如果一个站在地面铁轨上的人，他是怎么看这个过程的呢？他是否看到这道光也是垂直向上的？不可能嘛，如果这道光是垂直上升，再垂直下降，那么在这段时间里，两块镜子已经随着火车前进了一小段距离了，于是这道光就回不到下方镜子的发射处了对吧。

我们说，无论怎么样，对于一件确切的事情，比如对于光最后返回到发射处这件事，任何的观察者都必须看到同样的结局（火车上的人看到的是这样，地面上的人也必须看到的是这样），否则就乱套了。

那么显然，地面上的笑脸看到的光的轨迹将是这样的：

现在来比较一下这两个笑脸看到的情况吧。

可以确定一件事，那就是地面上的笑脸看到的光的路径（轨迹），比火车上笑脸所看到的轨迹，距离要长！！三角形斜角边长度大于直角边嘛。。

那么，日常经验怎么看这两个情况的？日常经验说，地面笑脸看到的光的速度，要比火车笑脸看到的光的速度大，所以相同的时间段里，地面笑脸看到这道光走了更长的距离。。很和谐嘛！

如果不习惯以光为对象，可以把光替换为一个乒乓球。一切一目了然。

但这里必须要以光为考察对象，因为。。光速不变原理嘛，就是讲光的。

灰常可惜呀，可惜，光速不变原理说，光速是不变滴~~那就是说，在火车上看到的这道光的速度，跟地面上看到的同样这道光的速度必须是一样滴！！！！

擦，凌乱了有木有？心里小鹿乱撞了有木有。。。。介个。。肿么可能！！！

可能么？嘿嘿。。仔细看一看上楼的那段日常经验分析，我们会看到有这么一句话：

要比火车笑脸看到的光的速度大，【所以相同的时间段里】，地面笑脸看到这道光走了更长的距离 blablabla。。。

看【】内的这句话，这就是关键的地方。“相同的时间段里”，这就是绝对时间观的分析。这么说吧，日常经验跟我们说，如果我们在地面上看这个过程（光的一次往复）的时间间隔比如说是1秒，那么在火车上看到这个过程的时间间隔也必定是1秒。

小爱说，no no no，放弃这个说法吧，就不会发出“肿么可能”的惊叹了。假定地面上看这个过程是1秒，如果火车上看这个过程不再是1秒，比如是0.5秒（应该是另一个确切的数字，我随便取了一个），那么光速就可以不变了。我们来看看具体情况。

地面上看，光走了更长的路。如果光速必须满足不变，那么只能让地面上的时间过得更多一些了：更长的距离，除以更多的时间，除出来的速度（光速）就仍然可以是30万。分子大了，要维持商值不变，那就必须让分母也变大呗。

总结一下哈。地面上看，光花了更长的时间走了更多的路。嗯，这很对的。那么地面上的时间，比谁更长？比火车上的更长！那么相对来说，火车上的时间，就比地面上的时间来得更短。

这里要仔细考虑一下，什么叫时间更长？什么叫时间更短？其实这里用“长短”并不合适，用“多少”会更容易理解。那么替换一下看看：

地面上的流过的时间，比火车上流过的时间更多；反过来，火车上的时间比地面上的时间流过的更少。多和少指的是什么？指的就是秒表的读数！秒表读数越大，经历的时间就越多；读数越小，经历的时间越少。比如说，地面上秒表读数是10秒，火车上秒表读数是6秒，显然地面经历了更多的时间对吧（多了4秒嘛），火车经历了更少的时间。

经历了更少的时间，岂不就是时间变慢了！？嘿嘿嘿，结论出来了：运动的火车上的时间，比地面上更慢，这就是时间变慢嘛。

这个例子大家可要好好琢磨琢磨。

从这个例子，我要说几句话。首先，我们看到了一个物理理论的一种“无赖”手段：为了达到新的（满足光速不变的）要求，就可以随意改变固有的习惯性思想！！额，说实话，这种手段在后续的理论发展道路上，比比皆是。最典型的就是量子物理，那个改变可就大了去了。。。所以大家必须习惯这种手段的方法，那就是：习以为常的东西，都是可以拿来随便改的。

其次嘛，从这个手段来看，光速不变原理是一个“目标”。为了满足这个目标，我们需要寻找一种合适的观念来达到目标。这就是倒推的手法。与这个相反的手法（正推）就是，先假定一系列新的观念，然后推导出一系列新的结论。这个正推手法应该是大家更熟悉的方法，可惜的是，正推法几乎都是教科书的“马后炮”式的方法。真正的研究，往往是倒推法。

晚上看情况更，没人看就算了。

继续。
接下来说说运动长度的问题。
其实我将要这里偷个懒，那就是直接使用上面的“运动物体时间变慢”这个结论。。。
问题是这样滴：测量一根运动的长杆子的长度，跟测量同一根但是是静止的长杆子长度，还是相同的吗？日常经验告诉我们，必须相同啊，没道理不同。呵，在这里大家都知道了，这个结论不再对了。
那，我们还是拿一列火车来做例子吧。前面说过一种测量运动物体长度的方法，这里就套用这个方法咯。
首先我说一下，什么叫测量静止长度。比如火车在运动对吧。那么站在火车上不动的人，火车相对于他是静止的，于是他测出的火车长度，就是火车的静止长度。与此同时，站在地面上的人，测量这列运动火车的长度，就是运动长度。那么，同样的这列火车如果是停靠在站台里，那么站在地面上的人测量出这时这列火车的长度，是什么长度？静止长度哦。看，对于同一列火车，这里就有两种静止长度了。可以想象，火车速度不同的时候，有各自的静止长度。。这些静止长度是否相等？必须相等的。为啥？以后讲，跟第二个前提假设有关系。

我们要用同一个方法来测量静止和运动长度哦，所以用尺子一点一点丈量的方法就不行了，因为运动的火车，无法用尺子慢慢量长度。那我就用光吧，反正大家都知道，不用它就推不出神马新奇的玩意儿来。
先看测量静止长度，就拿站在火车上不动的人为例吧。他在车尾安放一个激光发射器和一个接收器。在车头放一面反光镜。0时刻（某一个时刻）他按下激光发射器，同时按下秒表开始计时。激光水平地到达车头的反光镜后被反射回来，最终被接收器收掉，同时秒表停止。这时候有了速度（光速）和时间（秒表读数），就能算出列车长度。

这个方法很典型吧，用光去测量距离。由于传统的空间和时间观念已经不可靠了，在光速不变这个前提下，空间和时间是需要改造的，所以在分析问题的时候，尽量用一些可靠的已知的东西，比如在相对论里，光速就是一个可靠的速度；尽量避免直接用不可靠的东西，比如传统的空间和时间观念。
这个原则很重要，因为后面还要用到质量的分析上！

那么好，接下来看看地面上的人，是怎么看这个过程的？记住哈，这个过程是火车上的人发了光然后被车头反光镜反弹回接收器。
直接看下图吧，三个时刻的瞬间状态：

额。。这里要列方程来计算了。粗略看一下。
把光路分为两段看吧，第一段是尾到头，第二段是头回到尾。
第一段：光路走得长了一点对吧，多走了多少路？多走了火车在这段时间内走的路程。
第二段，光路少走了一点对吧。少走了多少？少走了火车在这段时间内走过的路程，而且，比第一段多走的路程要少。。。为啥？因为第二段花的时间比第一段的时间更少。为啥时间更少。。？因为第二段的光路路程比第一段光路路程要来的短，而两阶段的光速是同一个。
所以总体而言，这时候光路的路程，比静止长度时的光路路程距离稍微长了一点。这相当于啥？这里是个关键了！初学者最容易搞错了。
这相当于，运动长度比静止长度要来的长吗？无论这句话是对是错，可以肯定的是，俩长度不相等。。有趣的是，结果却是相反：运动长度比静止长度来的短。。。为啥？

因为，这个过程，是火车里的那个人测量静止长度的过程，是地面人带着怀疑的眼光在审视火车人的测量方法到底“对不对”（应该说到底符合不符合他地面人的标准）。
设想一下这场对话：
火车人：我测到的火车长度是10米！
地面人：我看了下你的测量方法，觉得你算得多了一点，多算了一部分火车走过的距离！所以我认为火车的长度必须小于10米！
就这么回事，地面人认为火车人的这个测量方法是有问题的，因为根据地面人的角度看，这样方法下多算了一点火车自身走过的距离。如果是地面人亲自测量，必须测到的距离比火车人测到的距离要短！
火车人测到的是静止长度，地面人亲自测到的是运动长度。这就是说，运动长度比静止长度要来的短，也就是运动物体长度缩短。。。
搞脑子吧。

好吧，好像有点难度。对初中生来说当然是难的，对高中生来说都是难的呢，对于大学生呢？也是属于有点难度的。觉得难，不是因为真的那么难，而是在于不熟悉这种思考方式啦。我们熟悉的是，呐，这是几个已知条件，来，推一个推论来看看！对吧，很熟悉吧，这是标准的中学里的思考方式（因为考试就是考这个！）。这种从已知条件，推出推论的做法，有一个隐藏在阴暗角落的基础，那就是你所学到的所有知识所组成的一个背景知识体系。比如说个数学哈，初中生学了平面几何对吧，高中继续学平面的解析几何、立体几何。。。你在面对一个几何题目的时候，你有一套已经熟悉了好几年的知识背景：平面或者立体几何，都是“平直”的。你思考这个题目的时候，很多在潜意识里擦肩而过的念头、灵感，都是从这个知识背景里涌现出来的。但忽然，你要面对的是一个不再平直的几何问题时（比如分析一个球表面的几何问题），你会发现你所有平直几何的知识都没用，你的背景知识体系无法产生任何有用的念头来对付这道题。。。这时候你去啃新的书本，去理解新的思路，你就会觉得十分陌生，十分难，因为你还缺乏足够的材料去组织一个新的知识背景。只有当你大致组成了新的背景，你就会觉得不再那么难了。
相对论问题就是这样。我们熟悉了老半天的日常经验，现在轰然崩溃了，是错的。面对着相对论，在还没有建立起新的“日常经验”之前，你肯定是觉得所有的都那么难。更何况，这个帖子说到现在，说的还只是这个“新的日常经验”的开始部分。。。这个时候，你很容易去跟以前熟悉的日常经验进行比较，期望仍然从以前的认知背景里找到一点熟悉感。哈，我鼓励你这么做！越详细、越仔细越好，这样你就会越容易把旧的知识背景，替换为新的知识背景了。

好，我上面给出的是对“运动物体长度缩短”的一个测量方法，或者说是一种“解释”。还有其他的解释。要知道。这些所有的解释其实都是“等价的”，说到底都可以相互推来推去的。只不过有的解释，理解起来很困难，有的却十分简单！简单与否，我认为就是“是否够直观，够一下子直达其本质”。很快我就会说另一种很容易理解的关于尺缩的解释哦。大家慢等。
关于尺缩，时慢，各说了一种解释，其中的核心就是光速不变原理。其他的各种解释，核心也是这个。相对论的核心就是这个，毋容置疑哦。
那么，为啥老爱会想到“光速应该是不变的”呢？是什么原因诱使他老人家往这个方面想呢？实际的历史故事，俺就不说啦，百度搜索各种剧透都有。我只说纯理论性的思考！
光速不变原理那么奇葩，那么与日常生活格格不入，那么必定是有一个同样是非常格格不入的“理论上的矛盾”，使得光速不变必须被提出来才能解决。
是什么呢？

明天更，睡觉。

先说一个小故事，据说是老爱自己说的。老爱也有年轻时候啊，很帅的。年少时的老爱想：妹的要是我乘着光速飞船去追一道光，我会看到神马？？

在没接触到相对论之前，那个问题的答案是很“显然”的撒。乘着光速飞船，那么前面那道光跟我的速度不就一样了嘛，那我就应该看到一团静止的光飘在我的前方啊。

你们是不是也这样想的？咳咳，反正我以前就是这么想的，还想这这团漂浮在前面的光会是甜的吗。。。。

这个小故事并没有说出那个“格格不入的理论矛盾”是什么，但这个小故事却是那个“理论矛盾”的一个很形象的体现。。。光，能静止地飘在一个地方吗？

好好地想一下。当然，根据光速不变原理，光是不可能静止漂浮着的。但。。为啥捏？

应该说，光速不变原理原理的提出，就是为了防止出现这种“漂浮在前面不动的光团”的。如果任何人（无论他跑得多快）都观测到同样的光速，那么就不会有静止的光了对吧。所以光速不变很圆满地解决了这个问题。只不过。。。还有根刺没拔掉。光速为啥是不变的呢？顺便还会带出另一个问题：还有其他什么玩意，也是速度不变的吗？

光速为啥不变，还是待会再说。。至于还有其他神马玩意儿也是速度不变的，这个问题的答案是：有！应该说，任何以光速运动的玩意，都是速度不变的！所以本质不是光，而是光速！这是个很特殊的速度，它应该能反映出一个很深刻的本质性的问题。

好了，接下来要说的是SR的第二个前提假设：相对性原理。这玩意儿又要说一大坨了，慢慢说吧，挺好玩的。应该说，光速为啥不变，跟这个也有关系哦！