這本書呆在我家的書架上應該超過10年以上，內容其實已經寫得蠻淺顯易懂的了，但是還是一樣相當的枯燥，所以以前拿起來大概看個幾頁就看不下去了。不過看完[上帝擲骰子嗎? -量子物理史話] 之後，腦海中可以比較有畫面。目前看到一半，感覺兩本書蠻互補的，一本講得比較模糊的觀念，另外一本反而講得比較清楚。
以下是自己做一點關於相對論的筆記。
以前總覺得相對論很難，會牽涉到很多理論，所以一直都抱持的很多疑問。
0.為什麼叫做"相對"論
1.為什麼越接近光速，時間就越慢？
2.為什麼光速無法被超越？（想像一下在火車上丟棒球，理論上球的速度會是火車的速度加上球相對於火車的速度，所以在一個接近光速的物體上發射一個東西，應該可以超過光速才對阿）
3.為什麼當時疑似發現超過光速的粒子時，有人說相對論錯了，但是了解的人似乎說相對論沒錯？
4.時間做為第四個維度到底是什麼意思？
接下來要借用書裡面的例子來說明這幾個問題。
看圖(再不放圖大概所有人都要關網頁了)，你呆在地球上，然後有一台太空梭Ａ以0.75c( 光速的0.75倍)往你的右邊移動，這時候有另外一台太空梭Ｂ也以0.75c往你的左邊移動。所以在你的參照系看來，沒有東西超過光速。但是如果根據牛頓的運動理論來說，在太空梭A的參照系來看太空梭的速度應該是1.5c，也就是超過了光速。但是相對論卻說不管在任何參照系來看，光速都是固定的。
以上這段話有幾個地方需要說明
第一、什麼叫做參照系？
在宇宙中，並沒有一個絕對坐標來判斷你是靜止的或是運動中。所以要討論一個物體究竟是靜止的還是運動的，必須要有一個參考物體。 以上面的例子來說，地球可以說自己是靜止的，兩艘太空船相對於地球是運動的。這就是以地球為參照系。
而太空船A也可以說自己是靜止的，是地球跟太空船B以不同的速度運動遠離太空船A，這就是以太空船A當做參照系。
第二、憑什麼說宇宙中沒有絕對坐標？憑什麼說相對於任何參照系來說，光速都是固定的？
這是根據實驗所得到的是事實基礎。假設我們有一個絕對坐標系，我們知道，地球相對於太陽肯定是在運動的，意思就是在地球上測量從太陽上發出的光，從地球旁邊經過的時候的速度。我們應該要可以測量到當地球往太陽移動的時候光速比較快，而地球正在遠離太陽的時候量到的光速比較慢。
但是實際上的實驗確是不管你怎麼量，光速都是牢牢不變的。所以相對論是靠著這個實驗事實來站穩腳步的（不確定實驗先做出來還是理論先出來）
現在我們來用簡單的話來說明相對論的幾個"現象" (好難選擇要用哪個字喔，用定理也很怪)
1.不管在任何參照系下觀察光速，必定是固定值c
2.一個低於光速的物體（相對於另一個物體才會有速度），不管你怎麼加速，你都無法比光速快。
在剛剛的例子中，如果在太空船Ａ對著太空船Ｂ發射一道光，用相對論來解釋的話會看到什麼效應?
1. 地球上會看到從太空梭A產生一道光，相對於地球用光速c往太空梭B方向前進，又太空梭B相對於地球只有0.75c 所以，這道光將會追上太空梭B
那在A上面會看到什麼呢?會看到B正以0.96c (我也不會算，這是相對論的數學式子導出來的)的速度遠離A，光以c的速度往B接近。
B上面則會看到A以0.96c的速度遠離B，然後有個光以光速c靠近B
看到這裡應該就是疑惑最高的時候，這到底要怎麼才解釋的通阿，怎麼會發生這種狀況?
這就是為什麼相對論引入了時間這個維度。
我覺得要想像四個維度好困難，所以我們先來想像三維的狀況。想像一下，當你拿起一隻筆，用燈光照射讓他投影到平面上，在筆的長度不變的狀況下，你可以控制陰影的長度。
現在如果你把空間假設成只有兩個維度，而時間是第三個維度。也就是說，只要我在時間的那個維度操作那隻筆，就可以讓他在平面上呈現不同的長度，但是只要加上時間的維度，那隻筆的長度就永遠都是固定的。
這裡是最難理解的了，大家可以思考一下。
接下來看另外一個圖，如果地球發射一道光向著太空梭B，那會是什麼狀況?
地球會看到那道光的速度是c，而太空梭B也會看到速度c。
這張圖就是為什麼越接近光速，時間就越慢的關鍵。相對於地球上的時間而言，太空梭B上的時間變慢了，所以雖然從地球這個參照系來看，太空梭跟光的相對速度應該是0.25c而以，但是相對於地球而言，太空梭上的時間比較慢了，所以太空梭看到的光的速度一樣是c。
反過來說，如果以太空梭B為參照系，因為太空梭B看到的光速是c，而地球又以0.75c的速度遠離，所以認為地球看到的光應該有1.75c，但是相對於太空梭B而言，地球的時間跑比較快，所以地球看到的光速依然是c。
所以相對論說的並不是 "光速是固定的"， 相對論說的是，不管在任何參照系上觀察光速，光速都會是固定的。
所以根據第一個圖，兩艘太空船往兩個方向前進，即使他們相對於地球而言都是0.75c，但是兩個互相觀看的時候，對方的速度都只有0.96c。根據這個理論，任兩個低於光速的速度相加，都無法達到光速，也就是一個 低於光速的東西，不可能可以加速到達到光速。
不管是遠離或是接近，從地球來看，太空梭上的時間都是變慢的。從太空梭看地球，地球的時間也是變慢的。這就產生的所謂的雙生子孛論。雙胞胎一個 待在地球，一個上太空梭，那太空梭遠離地球之後又回來的話，兩邊都覺得對方的時間變慢。那到底誰的時間變慢呢？這就得引入加速度的概念，有家速度的時候，時間還會再有改變。
另外根據相對論，當把時間當成一個維度的時候，也就是說，在理論式子中，時間可以有正跟負。但是時間那個維度是0的時候，就是你達到光速的時候。但是根據相對論，低於光速的物體想要加速到超過光速。高於光速的物體想要減速到低於光速，都需要無窮大的能量才能達到。因此目前理論上看來是不可行。
所以測量到超過光速的物體，並無法推翻相對論，除非你能把低於光速的物體加速到超過光速，或是把超過光速的物體減速到低於光速。
另外也有些科學家認為，超過光速的東西肯定存在，因為量子物理學所觀測到的許多超距作用，讓某些科學家覺得實際上有超過光速的東西在傳遞訊息。量子物理的不確定性及超距作用請參考[上帝擲骰子嗎?-量子物理史話] 裡面有將實驗解釋的淺顯易懂，讓我們知道，根據實驗，量子的不確定性跟超距作用是真的存在的(雖然當時設計這些實驗的人都是想要證明這不確定性跟超距作用是不存在的。)
寫了好久，當作自己的記錄。
