大多數朋友對於相對論的認知都起源於中學時期，物理課本上會有幾個小節為大家介紹相對論的基本思想和結論，因為不是考試重點，這部分內容也就草草了之了，但“愛因斯坦+相對論”這倆如此有名的招牌，肯定會吸引不少學生自己去琢磨一些問題，正是因為如此，一些似是而非的判斷出現了。
下面舉個例子（可能很多朋友都曾考慮過這個例子）：
小明問道：“假設有一艘宇宙飛船從地球發射，做勻加速直線運動，飛往遙遠的宇宙深處，試問宇宙飛船上的時間流速與地球有差異嗎？”
小剛回答：“老師和課本上都說了，狹義相對論只適用於慣性參考系，你說的宇宙飛船一直處於加速狀態，不符合狹義相對論的要求，因此這道問題沒法用狹義相對論求得。”
“不過我看課本上有介紹過廣義相對論，其中的等效原理似乎可以簡單的回答這個問題”小剛略有遲疑的繼續說著。
“等效原理告訴我們加速度和引力等效，那麼這個勻加速飛船，其內部不就相當於產生了一個引力場嗎？這樣一來，宇宙飛船內部的時間流速應該可以用廣義相對論求出來！可惜這麼高深的問題，我們現在還不會計算”
上面我們通過模擬兩位同學的對話，介紹了這個例子，對於小剛的思路，我猜測不少朋友也都這麼想過（沒錯，說的就是我自己，當初我就是這麼想的），甚至於還因為得出這樣的結論而感到“震驚和高興”。
按照大多數文章的講述順序，這裡應該到了反駁環節，本篇文章自然也不例外。
例子當中小剛的思路雖然乍一看合情合理，但實際上這裡的問題完全與廣義相對論無關。雖然課本上說明了狹義相對論適用於慣性參考系，但誰說它不能用於慣性系中的非慣性運動了嗎？否則我們憑什麼可以在建立於伽利略變換之上的牛頓力學中毫無顧忌的思考加速運動？（我們要知道，牛頓力學的適用範圍也是慣性系，這一點想必所有人都知道）
考慮到這點之後，是否有些小驚？現在我們就說清楚一點，所謂的狹義相對論只適用於慣性參考系，那是指使用者必須從慣性觀察者的角度考慮問題，也就是若如果你的運動狀態一直處於靜止或者勻速，那麼你所看到的一切物理現象都可以應用狹義相對論（如果這些物理現象處於狹義相對論範圍內的話）。
補充一點
剛才的說法按照現代相對論觀點來看，實際上是錯的或者說不嚴謹。因為在很多非專業教材裡對狹義相對論和廣義相對論的區分，仍舊停留在慣性系與非慣性系之間，這是相對論早期看法，而經過這麼多年的發展，這個看法早已被淘汰（畢竟當時要對慣性系下個嚴格定義都很難，循環論證）
至於現代看法，很簡單，也很本質，那就是看背景時空是否彎曲，平直的屬於狹義相對論，彎曲的屬於廣義相對論（當然了，這裡的狹義相對論所包含的內容將比我們習慣中的那個以洛倫茲變換為核心的狹義相對論多的多，甚至於你還可以從更高的角度去看，狹義相對論只是廣義相對論在平直時空下的形式，可以說相對論只有一個，那就是廣義相對論）。
如果按照時空是否彎曲的角度考慮，狹義相對論實際上是可以適用於所有參考系的，不管它是慣性的還是非慣性的，比如例子中作勻加速運動的飛船這一非慣性系，就可以從被稱為Rindler的座標系中進行討論。
不過對於這個話題，本篇文章就不做更多的討論了，我們就還按照此前的說法，看看到底如何用狹義相對論解決小明的問題。
既然狹義相對論可以處理非慣性運動，那麼例子中作勻加速直線運動的宇宙飛船的時間流速又該如何計算呢？
以洛倫茲變換為基礎（雖然洛倫茲變換是建立在兩個慣性系之上，但我們對於作加速運動物體的移動軌跡上可以設置無窮個瞬時慣性系，物體在每個瞬時慣性系中速度為零），我們最終可推出如下公式：
這是地球時間和飛船時間之間的關係，其中T代表地球時間，t代表飛船時間，c代表光速，a代表飛船加速度。
這裡需要說明一下的是，這個a代表飛船加速度，數據是由飛船內部人員給出的（大家可以想想這個加速度有什麼辦法可以測得），因此這個加速度可以被稱為固有加速度，由於問題的前提條件是勻加速，所以這個固有加速度數值從始至終都沒有變化過。
提到固有加速度，那是不是還有其它加速度呀？沒錯，上段特地強調了固有加速度是飛船內部人員測出來，是個常數，但這個加速度對外可就不是常數了，比如說地球人測得的飛船加速度，如下公式：
這個公式實際上是上邊公式推導過程的中間產物，公式左側a'代表地球人測得的飛船加速度，我們可以清楚的看到，隨著飛船速度的上升，地球測到的飛船加速度正在不斷減小（但飛船自身的固有加速度始終沒變），這也說明了，在地球人眼中，飛船的速度永遠到達不了光速。
至此，小明的問題也有了解答，那就是作勻加速運動的宇宙飛船，其內部時間流逝的速度是要慢於地球的，如果這個飛船日後還要返回的地球的話，那麼會發現飛船裡的宇宙員相比於地球上的朋友，都顯的還很年輕。
似乎還缺少點什麼，我們上述內容只是介紹了狹義相對論如何處理加速運動，但記得例子中小剛還給出為什麼加速運動要用廣義相對論解決的理由，雖然這個理由是錯的，但我們最後還是簡單的解釋下原因吧。
雖然飛船作的是加速運動，並且飛船內部人員實實在在的感受到了加速，但這不是應用等效原理的理由（或者說等效原理被曲解用歪了），因為等效原理說的是均加速場等效於均引力場，而這個均引力場是不存在的，因為在廣義相對論中，引力場可以用潮汐效應是否存在而進行判斷，但所謂的均引力場中是沒有潮汐效應的，所以加速度和真正的引力並沒有什麼關係。
綜上所述，對於引力場可忽視的情況下，加速直線運動（非慣性運動），狹義相對論可以很好的解決，用不著廣義相對論出手，即便出手的話，也還是要回到狹義相對論，畢竟狹義相對論是廣義相對論在平直時空下的形式。
題目中說到勻速直線運動，而上文只介紹了加速直線運動，那麼對於非直線運動又是如何呢？我們將於下篇文章介紹“愛因斯坦轉盤”相關內容。
本篇文章的內容到此結束。
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