愛因斯坦的第二個假設(shè)更容易理解。根據(jù)狹義相對論,宇宙中不存在一個標(biāo)準(zhǔn)速度——所有的(勻速)運(yùn)動都是相對的,因此沒有觀測者能聲稱自己是以一個特別的速度運(yùn)動。而如果沒有辦法區(qū)別不同的運(yùn)動參考系(即不同的視角),那么物理法則必須在所有參考系中都以完全相同的方式運(yùn)轉(zhuǎn)。

從這兩個假設(shè)出發(fā),愛因斯坦開始發(fā)問。如果(1)光速總是相同的(因?yàn)椴贿\(yùn)動的光沒有任何意義),且(2)自然的基本法則對每個人都相同,那宇宙將是什么樣的?在這兩個假設(shè)下,世界究竟將怎樣運(yùn)轉(zhuǎn)?愛因斯坦將這些假設(shè)加入光和粒子的運(yùn)動數(shù)學(xué)模型中,來分析它們到底意味著什么。最終的結(jié)果是驚人的,這兩個看上去完全無害的假設(shè),徹底顛覆了我們對時間的概念——時間將不再是我們頭腦中的那個絕對的物理量。如果光速是恒定的,那么時間就不是。

理解這一結(jié)論最簡單的方法,是回到太空看幾場激光模擬戰(zhàn)的比賽(見圖2—2)。在這個比賽中,我們用激光筆來做道具,而從任何激光筆發(fā)出的光都將以光速傳播。比賽在一個大太空站的甲板上進(jìn)行,而裁判員則在另一個太空站上觀戰(zhàn),且這兩個太空站正以高速相對運(yùn)動。在比賽中,藍(lán)隊(duì)和白隊(duì)的隊(duì)長在太空站的中心背對背站立,而兩隊(duì)各自剩余的最后一名士兵,則分別站在太空站的前面(藍(lán)隊(duì))和后面(白隊(duì)),并保持和對方隊(duì)長相等的距離。接著,兩隊(duì)的隊(duì)長在相同時刻向?qū)Ψ绞勘_火,看到兩名戰(zhàn)士同時中“光”倒地,然后兩名隊(duì)長各自轉(zhuǎn)身握手,宣告比賽以平局終了。

但這時裁判員發(fā)話了:“先別著急。”他觀看了最后的比賽,但看到的卻是太空站后面的那個人先倒地,因此他堅(jiān)持是藍(lán)隊(duì)贏得了比賽。從他的視角看來,在隊(duì)長開火和士兵被擊中的時間間隔內(nèi),兩名戰(zhàn)士都發(fā)生了運(yùn)動。在太空站后面的白隊(duì)?wèi)?zhàn)士會運(yùn)動到更靠近隊(duì)長發(fā)射激光的地點(diǎn),而前面的藍(lán)隊(duì)士兵則移到了更遠(yuǎn)的地方。既然瞄準(zhǔn)白隊(duì)士兵的光以相同的速度行走了更短的距離,那么白隊(duì)士兵必然先被擊中,因此他判定藍(lán)隊(duì)獲勝。

白隊(duì)的隊(duì)長顯然不能同意這一判決。在他看來,兩名士兵根本沒有移動,他們一直都待在太空站的前后兩端。激光以相同的速度行進(jìn)了相同的距離,在同一時間打中了他們兩個,因此比賽平局。