爱因斯坦在很多方面都很有名，但他最伟大的发明是相对论。它永远地改变了我们对空间和时间的理解。

 

相对论是什么?简而言之，这是一个概念，即物理定律在任何地方都是一样的。我们生活在地球上，遵循着与宇宙中某个遥远角落的人相同的光和引力定律。

 

物理学的普遍性意味着历史是狭隘的。不同的观众对事件发生的时间和间隔有不同的看法。对我们来说，一百万年对于乘坐高速火箭飞行或坠入黑洞的人来说可能只是一眨眼的时间。

 

这都是相对的。

 

狭义相对论

 

爱因斯坦的理论分为狭义相对论和广义相对论。

 

狭义相对论首先出现，它的基础是光速对每个人都是恒定的。这看起来很简单，但却有着深远的影响。

 

爱因斯坦是在1905年得出这个结论的，当时的实验证据表明，当地球绕着太阳转时，光速并没有改变。

 

这个结果令物理学家感到惊讶，因为大多数其他物体的速度取决于观察者移动的方向。如果你把车开在铁路旁边，迎面开来的火车似乎比你转个身跟着它朝同一个方向开要快得多。

 

爱因斯坦说，所有的观察者都将测量光速为每秒186,000英里，杏耀代理开号不管它们的速度有多快，方向是什么。

 

这句格言促使喜剧演员斯蒂芬·赖特(Stephen Wright)问道:“如果你在一艘以光速飞行的宇宙飞船里，你打开车头灯，会发生什么事吗?”

 

答案是车灯正常打开，但只是从飞船里的人的角度来看。对于站在外面看着飞船飞掠而过的人来说，前灯似乎并没有打开:光出来了，但它的速度和飞船一样快。

 

这些相互矛盾的版本出现了，因为尺子和时钟——标记时间和空间的东西——对于不同的观察者来说是不一样的。如果光速像爱因斯坦说的那样保持恒定，那么时间和空间就不可能是绝对的;它们必须是主观的。

 

例如，一艘以99.99%光速飞行的100英尺长的宇宙飞船，在一个静止的观察者看来只有一英尺长，但对飞船上的人来说，它的长度将保持正常。

 

也许更奇怪的是，时间过得越快，时间过得越慢。如果有一对双胞胎姐妹乘坐高速飞行的宇宙飞船去某个遥远的星球，然后回来，她会比留在地球上的姐姐年轻。

 

质量也取决于速度。物体运动得越快，质量就越大。事实上，没有一艘宇宙飞船能达到光速的100%，因为它的质量会增长到无穷大。

 

质量和速度之间的关系通常表示为质量和能量之间的关系:E=mc^2， 杏耀的体会 ，其中E是能量，m是质量，c是光速。

 

爱因斯坦并没有颠覆我们对时间和空间的理解。他继续通过包括加速度来概括他的理论，并发现这扭曲了时间和空间的形状。

 

继续上面的例子:想象宇宙飞船通过点燃推进器来加速。飞船上的人会像在地球上一样紧贴地面。爱因斯坦声称，我们所称的重力与在一艘加速的船上是无法区分的。

 

这本身并不是革命性的，但当爱因斯坦计算出复杂的数学(花了他10年)，他发现空间和时间在一个巨大的物体附近是弯曲的，而这种弯曲就是我们所体验到的重力。

 

很难描绘出广义相对论中弯曲的几何图形，但如果把时空想象成一种结构，那么一个巨大的物体就会拉伸周围的结构，使得任何经过附近的物体都不再沿直线运动。

 

广义相对论方程预测了许多现象，其中许多现象已得到证实:

 

大质量物体周围光的弯曲(引力透镜效应)

 

水星轨道的缓慢演化(近日点岁差)

 

旋转物体周围时空的帧拖拽

 

逃逸光的引力减弱(引力红移)

 

引力波(时空结构中的波纹)是由宇宙碰撞引起的

 

黑洞的存在使一切都陷入困境，包括光

 

黑洞周围时空的扭曲比其他任何地方都强烈。如果这个从事太空旅行的双胞胎掉进了黑洞，她就会像意大利面条一样被拉长。

 

幸运的是，杏耀拿代理几秒钟内一切都会结束。但是她在地球上的姐姐永远不会看到它的尽头——看着她可怜的姐姐在宇宙的年龄里一点点地向黑洞靠近。