相對論是一個非常特別的科學理論,由偉大的科學家愛因史坦在一百多年前提出。這個理論讓我們重新思考了時間、空間和重力是什麽。它分為狹義相對論和廣義相對論兩部份,聽起來有些復雜,但其實有很多可以用有趣的方式解釋的小故事。
狹義相對論的一個奇妙想法是:當物體速度接近光速時,時間會變慢。想象你坐在一艘飛船上,這艘飛船的速度非常快,接近每秒30萬公裏的光速。如果你飛行了一年,當你回來時,地球上可能已經過去了很多年。這就是時間膨脹——速度越快,時間就會變得「慢」。
狹義相對論還告訴我們品質和能量是可以互相轉換的。比如,1克的物質可以轉化出相當於200噸的炸藥能量!這是因為愛因史坦發現了一個公式 E=mc²。公式中的 E 表示能量,m 是物質的品質,而 c 是光速。這個公式說明,只要有品質,就能產生能量,反之亦然。
我們平時覺得重力就像是一根看不見的繩子,把我們拉向地球。可是愛因史坦說,重力其實是空間的彎曲。想象一下,如果你把一個重球放在床單上,它會讓床單下沈並產生一個坑。這時,如果你在坑周圍放一些小球,它們會沿著下沈的方向滾過去。這就是大品質物體(比如地球)如何讓周圍的空間「彎曲」,從而吸引其他物體靠近它。
這個想法幫助我們解釋了很多宇宙現象,比如黑洞。黑洞是一個擁有極大品質的天體,它周圍的空間彎曲得非常厲害,連光都沒法逃脫,所以我們看不到它。
我們每天用的 GPS 導航系統,其實也用到了相對論。因為衛星離地球遠,且速度非常快。狹義相對論和廣義相對論共同影響衛星的時間,使它和地球上的時間有一點小差別。如果不做相對論的修正,GPS 導航可能就不準了,甚至會讓你偏離幾百米遠。
相對論看起來復雜,但它告訴了我們一個有趣的道理:當物體速度非常快或品質非常大時,時間和空間會發生奇妙的變化。愛因史坦的這些想法不僅幫助我們更好地理解宇宙,還在科技領域有廣泛套用,是科學史上的一個偉大成就。