時間對我們來說只不過是普通的年月日,但又不僅僅只是分秒時那麼簡單。通俗地說,我們平常熟悉的時間概念是完全錯誤的,為了證明此事,愛因斯坦透過對光速的細細考察,最終得到了驚人的結果。
在這之前,大家要先知道光速的一個特性,那就是光速的不變性,即光速就是一個常數——無論是何種環境,光速都是不變的。在光速不變的前提下,我們來講一個假設的故事。
有兩個敵對國的元首,分別坐在長長的談判桌兩頭。他們剛剛達成停戰協議,但兩個人都想爭一口氣,誰都不願在停戰協議上先行簽字。這時旁邊有一個人想到一個絕妙的辦法:把一盞燈放在桌子中間,開啟燈時燈光會同時到達兩位元首,當兩個元首看到燈光時,就在協議上簽字。這樣看來協議本能在雙方都滿意的情況下達成,因為兩個元首分別於燈的距離是相同的,但事情卻並沒有向想象的方向發展。
就這樣,兩個敵對國的協議簽字開始了,令人們沒有想到的是,這次的談判地點在一列勻速行駛的火車上。兩個元首分別坐在談判桌的兩頭,甲國的元首面對火車前進的方向,乙國的元首背對火車前進的方向。人們並沒有覺得不妥,因為火車上的人知道,只要運動狀態不變,物理學定律就總是一樣的,與各人的運動狀態無關,所以元首坐在哪頭是沒有區別的。隨後這場簽字儀式開始了,談判桌中間的燈被開啟,兩位元首簽署了相關協議,隨行人員準備接下來的慶祝事宜。
但這時有人來報告,在車外站臺上看簽字儀式的兩國群眾打起來了,因為甲國的群眾認為自己被騙了,站臺上的所有人都看到是甲國的元首先在協議上籤了字。列車上的人們卻很震驚,無論哪一方都認為簽字是同時進行的,為什麼列車外的人會看到不同的場面呢?
讓我們更仔細地回顧一下站臺上的人所看到的景象:談判桌上的燈最初是關閉的,在某個時刻被開啟,光分別傳向兩個元首。但從站臺來看,甲國元首是迎著光的,而乙國元首卻在遠離光。在這裡並不是說光的速度在射向兩位元首時有什麼不同,這裡說的只是從站臺的角度來看,光到達兩位元首的距離有多遠。因為光到甲國元首的距離比到乙國元首的短,所以光將先到甲國元首,這也是為什麼甲國的群眾會說自己上當了的原因。
車上車下的人誰對誰錯呢?答案是,他們都是對的。對光和時間來說,這是一個驚人的結論,也是光速不變性的直接結果。千百年來,光速同時性是被我們廣泛認為的,也是大家公認的。
我們都曾幻想過一個存在於想象世界的時鐘,無論在宇宙的哪個角落,它都能以一個完全相同的節律走下去,現在看來,這樣的時鐘是不可能存在的。同樣對於第一次接觸這些的人們來說,也是令人驚訝的。