前面我们说了几个相对论的著名结论，包括时间膨胀、长度收缩、“同时”是相对的。这些结论看似离奇，但是都是数学的操作，都可以从相对性原理和光速不变推导出。
一：速度叠加
在相对论中，不同坐标系下的速度应该怎么算。
比如说，你在一艘速度是每小时100公里的船上射出一支箭，这支箭相对于你的速度是每小时200公里。常规的计算方法，相对于地面，这支箭的速度应该是每小时 100 + 200 = 300公里。
这个把速度直接相加的算法在相对论中肯定是不对的。不然的话，想象你在一个速度是 0.75c 的高速飞船上向前发射一支相对于飞船的速度是 0.5c 的火箭，那火箭相对于地面的速度不就成了 0.75c + 0.5c = 1.25c，你不就超光速了吗？
正确的算法是，你得考虑，我在地面上看火箭走过的距离和时间，和你在飞船上看是不一样的，我们必须考虑时间膨胀和长度收缩的效应。具体来说，如果飞船相对于地面的速度是 v，火箭相对于飞船的速度是 u'，那么，火箭相对于地面的速度 u，不是简单地等于 u'+v，而是一个公式。
比如说，在 u' 和 v 都远远小于 c 的情况下，u = u' + v，就回到了我们寻常认知中的速度相加……我们的日常生活定律恰恰是相对论的一个低速近似。
再比如说，我们回到“在飞船上打手电筒”的问题，那相当于 u'=c，而公式告诉我们，u 也等于 c — 也就是说你在飞船上看到的光速，跟我在地面看到的完全一样。
根据这个公式，不管你要叠加的两个速度如何地接近光速，结果都无法超过光速。
那你大概可以想象，给一个飞船不断地加速，应该也无法超过光速。
二：质量变重
你坐在一艘宇宙飞船上飞行，我在地面上静止不动。飞船相对于我有一个很高的速度 v，但是相对于你，它的速度始终是0。
你总可以给飞船来一个加速。它相对于你的速度永远是0，但是你可以感受到加速的“推背感”。假设你不断地加速，你心想，现在飞船的速度肯定是越来越快，应该快到光速了吧？
但是，在地面的我看来，速度叠加可不是简单的u'+v。我看到的是虽然你每次踩油门都能增加一点速度，但是你这个速度的增加值，是越来越少了。
简单地说，这就等效于在我看来，你的飞船正在变得越来越重。
这就是相对论的另一个效应：高速运动物体的质量会变重。
相对论的这几个效应，你可以用类比和联想的方法加深记忆：运动会让你更年轻（时间膨胀）、变瘦（长度收缩），和变结实（质量变重）。
当你的速度接近光速的时候，我眼中你的质量就会接近于无穷大。
在你看来，你的飞船随时都在从0加速。而在我看来，你每一次加速都越来越不容易 —— 最后想要达到光速，你需要无穷大的力量！
这也就意味着一切有质量的物体都不可能达到光速。现代物理学家可以用加速器让一个电子达到0.9999c，但是它永远都不可能达到真正的光速。电子会变得越来越重，你输入再多的能量也不够用。
但是，如果一个东西的静止质量是0，它的质量就永远都是0，它就谈不上加速和减速。为什么光子的速度是光速？因为光子的静止质量就是0。光子不会减速，它的时间也永远不动，它不会变老 —— 它要么以光速运动，要么消失。
三：E = mc²
我们已经知道运动的物体质量会变重。那请问，多出来的重量，是多在了哪里呢？
通过爱因斯坦的公式解释，在速度比较低的情况下，运动质量和静止质量的差异，乘以 c²，正好就是牛顿力学里的“动能”。
换句话说，质量*增加*的部分是能量……
……那质量*本身*，是否也是能量呢？
爱因斯坦就产生了这么一个洞见：mc² 代表一个物体的*全部能量* —— 哪怕它静止不动，它的质量本身，也有能量。这就是著名的“质能方程”。
那这能说明什么呢？咱们来做个思想实验。
有一颗炸弹，老老实实地在房间的中间静止不动。炸弹的质量是大写的M0，所以它的总能量 —— 其中包括它蕴含的一切化学能量 —— 就是M0c²。
现在这个炸弹爆炸了，它正好炸成质量相等的两个碎片，向两个相反的方向高速飞行。每个碎片的*运动质量*是小写的m，能量都是mc²，那么根据能量守恒，我们必须要求 M0 = 2m.
这两个碎片会跟房间里的各种东西发生一系列的碰撞和摩擦，最终它们的动能会变成热量消耗掉。两个碎片最终会静止下来，这时候它们的质量都是小写的 m0。
而根据相对论，我们知道 m > m0，所以，M0 > 2m0。
这也就是说，炸弹在爆炸之后，会损失一点点质量。那损失了的一点点质量，就是炸弹释放的能量。能量来自质量。
我们关于这个炸弹的推理适用于一切释放能量的现象。比如说蜡烛的燃烧。你在点燃蜡烛之前称一称它的重量，再算一算它燃烧过程中需要用到的氧气的质量。等蜡烛烧完，你再称一称它变成的灰烬的重量，再算一算它产生的燃烧气体的重量，前后比较 ——
你会发现，总重量减少了一点点。那减少的一点点重量，化作了蜡烛燃烧向周围释放的光和热。
在爱因斯坦发现质能方程之前，从来没有人想过化学反应会损失质量。这是因为光速实在太大，一点点质量就能化作巨大的能量。这是一个几乎在实验上无法测量出来的微小差异。可是预测核变才能看出来，结果随着发展，核技术的发展，确实印证了爱因斯坦的预想。
质能公式还告诉我们，只要人类的技术够高，就永远都不用担心能源短缺的问题。光速c实在是太大了！你只要花费一点点质量就能换来巨大的能量。如果受控核聚变能做成，每年用上几克原料就够一个城市一年的电量。
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