爱因斯坦利用光速不变推导出时间膨胀、洛伦兹变换、空间收缩

我们勤奋的小爱已经通过光速不变这个基本原理推导出了时间膨胀、洛伦兹变换、空间收缩这三个推论，但我们的小爱没有停止他非凡大脑的思考活动，接着又从洛伦兹变换推导出了新的速度合成公式，这个公式可以解决你脑袋中可能会冒出来的若干疑惑，

比如：第一个疑惑：如果两艘宇宙飞船一艘朝东飞，一艘朝西飞，飞船的速度都达到了0.9c，那么从其中一艘飞船上的人来看另外一艘飞船，岂不是速度可以超过光速c了吗？

第二个疑惑：如果我从一艘速度达到0.9c的飞船上再发**一艘速度为0.9c的飞船（或者导弹）出去，那地面上看到的第二艘飞船（或者导弹）的速度岂不是应该超过光速c了吗？之所以还有这样的疑惑，那是因为牛顿时代建立起来的速度合成公式w = u + v，此处的w代表合成后的相对速度，在你脑海里面仍然是一个天经地义的常识，而且根深蒂固。但是牛顿的经典物理学已经在爱因斯坦的两个原理下面崩溃了，几乎所有的公式都需要修正，都需要考虑光速这个看似不搭界的东西。让我们来看一下小爱推导出的新的速度合成公式是怎样的：

看，不论你速度多快，两个速度合成最终永远也超不过一个c，哪怕两束光背道而驰，利用这个速度合成公式简单一算，也还是c，其实这都是废话，因为这个公式本身就是在光速不变的基础上推导出来的，自然得到的是c。

到此，爱因斯坦对自己的思考和得出的推论觉得比较满意了，他把抽屉里面演算用过的草稿纸都翻了出来，还好，最关键的几张都还在，没有被自己卷着烟丝当香烟抽掉（爱因斯坦有这个把草稿纸当卷烟纸的习惯，以至于他当初演算的众多草稿纸都这么白白的被卷了香烟烧掉了，从今天的眼光看来，这烧钱烧得可厉害，每张草稿纸准能在拍卖会上卖个好价钱）。爱因斯坦整理了一下自己的劳动成果：

1. 相对性原理：在任何惯性系里面，普遍的物理规律不变。

2. 光速不变原理：在任何参考系里面，光在真空中的传播速度恒为常数C

3. 同时的相对性

4. 洛伦兹变换

5. 时间膨胀

6. 空间收缩

7. 新的速度合成公式

爱因斯坦把以上这些成果写成了一篇论文，题目叫做《论运动物体的电动力学》，他把这篇论文投给了德国《物理学纪事》杂志，当时杂志的一个编辑，大物理学家普朗克（Max Planck 1858-1947），看完这篇论文，知道它的份量，只说了一句话：“牛顿物理学，崩溃了！”，这篇论文发表在1905年5月号的《物理学纪事》上。

各位读者，请特别注意，到此时“相对论”三个字还没有正式出生，更不要说本章的标题“狭义相对论”五个字了，因为本章的故事到这里还没有结束，笔者正是要牢牢抓住你的这个好奇心，放到最后再来解释为何要加上“狭义”二字。

论文虽然发表了，但是爱因斯坦心中的一个困惑始终还没有解决，总是搞得他茶饭不思，晚上做梦也总在想如果物体的运动速度超过光速会怎么样？从公式上看，会得到一个虚数，但虚数是一个数学概念，到底有没有实际的物理意义呢？爱因斯坦非常纠结，不论他怎么做思维实验，最后一遇到虚数这个数学怪兽，都会被无情地拍死。

但爱因斯坦终究是爱因斯坦，此时的他已经打通了六脉中的三脉，虽然离最终神功炼成还有10年的时间，但仅凭这三脉神剑也足够杀死这只数学怪兽了，且让我们来看一看爱因斯坦是如何用一招“质速神剑”一剑封喉的。

为了能让各位读者更好地理解爱因斯坦这神奇的一招，请让我们一起来回忆一个最基本的物理规律：动量守恒。还记得小时候我们打玻璃弹弹珠吗？如果你用你的玻璃弹珠把对方的玻璃弹珠打飞一定的距离（往往是需要至少“三