有声书 图解时间简史 第二章
第二章
1 爱因斯坦
爱因斯坦对天文学最大的贡献在于他的宇宙学理论——大大推动了现代天文学的发展。
2 光速
光速实验
目测光速实验假设
假设一个人现在以时速100千米驾驶汽车，当他看到一辆以时速200千米行驶的列车时，他会发现什么？
假如汽车是与列车同方向行驶，人对列车的目测速度是时速100千米。
如果汽车与列车开往相反方向，那么人对列车的目测速度就是时速300千米。
结论
由运动光源发出的光速应当比起由静止光源发出的光速更快。如果运动中的光有相交，那么目测速度应当是两者速度之和。
对上述结论的质疑
实验结论 对于运动的光源和静止光源，每一位观测者测得的速度都是一样的，因此光速是恒定的。
3 永恒不变
时间永远是恒定的
如同散文家提出的疑问：“但是，聪明的你告诉我，我们的日子为什么一去不复返呢？—是有人偷了他们罢：那是谁？又藏在何处呢？是他们自己逃走了罢：现在又到了哪里呢？”物理学家也在思考，为什么时间无论在什么样的情况下，都是恒定的。
4 绝对空间
以太的科学意义
被物理学家抛弃的以太以太（Ether）是一个历史上的名词。在古希腊，以太指的是青天或上层大气；在宇宙学中，又用来表示占据天体空间的物质；17世纪的笛卡儿将以太引入科学，并赋予它某种力学性质。
5 爱因斯坦之前的解释
运动前带来的惊人变化星体运行的路径
如图所示，地球是绕着太阳运转的，而太阳也是从2亿—3亿年前就开始绕着银河系中心附近而运转的，银河系本身又是受到相距2亿光年邻近的安拖罗美达星云吸引而运转的。
运动物体的长度变短了
在爱因斯坦之前，曾有科学家提出关于“运动中的物体长度会缩小”的观点。他们认为，物体之所以运动，就是以太风对物体中分子产生压力的结果。由此，我们可以推断，光速也应该会发生变化。而且，与此同时，测量光速的直尺也在发生变化。
6 光速不变原理
在1905年，爱因斯坦颠覆过去所有的猜测和想法，提出了一种合理的解释：光速不变原理。这一原理让媒介以太（能媒）也失去了存在的必要性。
7 相对性原理
有关“萨尔维蒂”大船究竟船是动的还是静止的呢
首次将相对性原理以明确的形式应用于物理学的人是伽利略。人们在观察物体运动的时候会思考一个问题：究竟船是动的还是静止的呢？对这些问题的思考就是相对性原理被发现的原因。
“萨尔维蒂”大船阐述的真理
1632年，伽利略出版了他的名著《关于拖勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，书中回答当时人们关于地动说和地静说的争论。他提到了一艘叫作“萨尔维蒂”的船，它的状态是静止匀速运动。
结论
关于物体运动的实验，无论是在陆地上进行还是在航船上进行，结果都是一样的。
实验结论 “萨尔维蒂”大船道出了一条重要的真理：就船中发生的任何一种现象而言，人们无法判断船处于什么样的运动状态，即我们所说的伽利略相对性原理。“萨尔维蒂”的大船就是一种惯性参考系。
8 四维
大胆做一次实验太空船里的镜子反光实验
这是以一半光速做直线运动的太空船，正经过地球的旁边。
实验结论 就太空船内的人而言，光是同时到达两边的镜子的，但就地球上的人而言，他们看到的光并非同时到达两边的镜子。因此，同时与否，取决于观测者的运动状态。
10 钟表变慢
运动中的钟表的实验
我们将测定光行走时间的计时器分别置于静止的容器和运动的容器中，然后开始测量光线从容器底到天花板的往返时间。
静止的箱子
假设测试者在失重静止的箱子里测量光速，那么用箱子的高度来除以光速就可以得出光由地板到达天花板的时间；如果将所花的时间翻一倍的话，即可以知道光往返所需的时间。
运动的箱子
现在这个箱子正以一定的速度做匀速直线运动。箱内的人所看到的光线的直射和反射跟箱子静止时的情形基本一样，但箱外的人会看到不同的情况。箱外的人看到的是光线的运行路径为先倾斜地上升，经天花板上的镜子反射后，再倾斜地下降，箱外人看见的光线要比箱内人看到的光线多走一段距离。
实验结论 光速是恒定的，但是箱外的人所测出的光往返的时间会比箱子里的人测得的时间更长。正因为如此，运动中的钟表由静止的人来看，会发现比起自己的钟表多走了1个单位的时间。
11 测定值会缩小
物体运动方向的长度变化箱子过隧道的实验
由前文的实验我们可以知晓箱子里面的钟表时间会比箱子外面的钟表的时间走得更慢。为什么箱子以同样的速度过隧道，箱子里外的人却测出不同的时间呢？
分析物体运动方向的长度会变短
我们先假设，箱子外面的人测得箱子穿过隧道的时间是10秒，而箱子里面的人测得的时间为5秒而已。对于箱内的人来说，箱子在发生运动时，隧道的长度会比静止时测得的长度更短，即所有的东西在发生运动时，其与运动方向上的长度看起来都会缩小。
实验结论 理论上人可以长生不老。运动状态下的人的时间和空间的尺度与静止中的人的时间和空间之尺度是显著不同的，造成这种变化的原因就在于光速的恒定。运动速度越快，时间走得越慢，而人的寿命则可以延长。不过任何速度与每秒30万千米的光速相比，都是可以忽略不计的。
12 验证时间变慢
冲进大气层的宇宙线原子核
结论
推断：假如时间没有变慢，即使以光的速度，中微子流在进入大气层后也只能走数百米，绝对不会到达地面。因此，我们可以根据地面上存在中微子推测，中微子以接近光速的速度运动着，所以它的寿命是大大延长了——时间变慢了。
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什么是宇宙射线 宇宙射线是来自于宇宙中的一种蕴涵着相当大能量的带电粒子流，主要由质子、氦核、铁核等裸原子核组成的高能粒子流，也含有中性的伽马射线和能穿过地球的中微子流。它们在星系际、银河和太阳磁场中得到加速和调制，其中一些最终穿过大气层到达地球。1912年，德国科学家韦克多·汉斯在空气电离度的实验中发现，电离室内的电流会随海拔升高而变大，从而认定电流是来自地球以外的一种穿透性极强的射线所产生的，即“宇宙射线”。
13 再度相逢时谁更年轻
再见面时谁更年轻
公元2500年，男孩搭乘了太空船前往距离太阳4光年的一个恒星探险。女孩则留在地球，等待恋人的归来。男孩到达目标恒星后，就立刻转向直接返回地球。根据运动使时间变慢的原理，当他们再度重逢时，年纪将不再相同，但是，究竟谁更年轻呢？
14 男孩更年轻
男孩更年轻的原因分析
现在来分析一下太空船运动状态的改变的过程。
结论
对男孩而言，地球上的女孩的钟表比他自己的钟表走得更慢一些；同时，对于女孩而言，运动中的男孩的钟表会比她自己的手表走得更慢一些，所以在持续向恒星飞行的这段时间里他们的状态是相同的，而两人的钟表的运行时间也是相同的，两人的年纪变化也是相同的
结论
因此，处于运动状态的太空船的时间才会减慢，所以，再度相逢时，男孩更年轻。
专题 水桶实验
和牛顿有关的水桶实验牛顿的绝对时空观
牛顿在力学定律（包括惯性定律）里没有明确指明，所谓“静止”、“匀速直线运动”和“运动状态的改变”是对什么参考物体而言。为弥补自己理论中这一薄弱环节，他引入了一个客观标准——绝对空间，用以判断各物体是处于静止、匀速运动，还是加速运动状态，如水桶实验所表明的。
“水桶实验”
将一个盛水的桶挂在一条扭得很紧的绳子上，然后放手，如图所示：
牛顿的分析
在第一和第三阶段，水和桶都有相对运动，前者水是平的，后者水面凹下；在第二、第三阶段里，无论水和桶无相对运动，水面都是凹下的。
实验结论 桶和水的相对运动不是水面凹下的原因，根本原因是水在空间里绝对运动的加速度。
