爱因斯坦的第二个假设更容易理解。根据狭义相对论,宇宙中不存在一个标准速度——所有的(匀速)运动都是相对的,因此没有观测者能声称自己是以一个特别的速度运动。而如果没有办法区别不同的运动参考系(即不同的视角),那么物理法则必须在所有参考系中都以完全相同的方式运转。

从这两个假设出发,爱因斯坦开始发问。如果(1)光速总是相同的(因为不运动的光没有任何意义),且(2)自然的基本法则对每个人都相同,那宇宙将是什么样的?在这两个假设下,世界究竟将怎样运转?爱因斯坦将这些假设加入光和粒子的运动数学模型中,来分析它们到底意味着什么。最终的结果是惊人的,这两个看上去完全无害的假设,彻底颠覆了我们对时间的概念——时间将不再是我们头脑中的那个绝对的物理量。如果光速是恒定的,那么时间就不是。

理解这一结论最简单的方法,是回到太空看几场激光模拟战的比赛(见图2—2)。在这个比赛中,我们用激光笔来做道具,而从任何激光笔发出的光都将以光速传播。比赛在一个大太空站的甲板上进行,而裁判员则在另一个太空站上观战,且这两个太空站正以高速相对运动。在比赛中,蓝队和白队的队长在太空站的中心背对背站立,而两队各自剩余的最后一名士兵,则分别站在太空站的前面(蓝队)和后面(白队),并保持和对方队长相等的距离。接着,两队的队长在相同时刻向对方士兵开火,看到两名战士同时中“光”倒地,然后两名队长各自转身握手,宣告比赛以平局终了。

但这时裁判员发话了:“先别着急。”他观看了最后的比赛,但看到的却是太空站后面的那个人先倒地,因此他坚持是蓝队赢得了比赛。从他的视角看来,在队长开火和士兵被击中的时间间隔内,两名战士都发生了运动。在太空站后面的白队战士会运动到更靠近队长发射激光的地点,而前面的蓝队士兵则移到了更远的地方。既然瞄准白队士兵的光以相同的速度行走了更短的距离,那么白队士兵必然先被击中,因此他判定蓝队获胜。

白队的队长显然不能同意这一判决。在他看来,两名士兵根本没有移动,他们一直都待在太空站的前后两端。激光以相同的速度行进了相同的距离,在同一时间打中了他们两个,因此比赛平局。