為了搞清楚這個問題，我們假設乘客在車內點燃了壹個火把，放在車的地板上。手電筒的光束很快到達車廂頂壁。在垂直於火炬的車廂頂壁上，有壹面鏡子，將光束反射回火炬。這時，乘客看到光束的路線是垂直的。然而，站臺上的人們看到了截然不同的壹幕。站臺上的觀察者看到，在光束從火炬到鏡子的過程中，由於列車的移動，光束的傳播路線向後傾斜。在這個過程中，光束的路徑是等腰三角形的兩個腰長之和。
通過這個事實我們發現，在這個過程中平臺上的人看到光束傳播的距離是壹個等腰三角形的兩個腰之和。火車上的人看到，光束傳播的距離只有這個三角形的兩倍高。顯然，前者比後者長。另壹方面，我們知道光速是壹個絕對速度。對於火車上的人和站臺上的人來說，光速當然是壹樣的。所以我們得出結論，從站臺來看，光從拍攝到返回比從火車上通過要花更長的時間。
矛盾的鐘表
從以上事實，我們很容易算出這樣的結果:從車站出來用了10秒，而從火車出來只用了6秒。也就是說，根據車站時鐘，如果列車運行壹個小時到達另壹個車站，那麽根據乘客的手表，列車只運行36分鐘。換句話說，乘客的手表每小時比車站上的時鐘慢24分鐘。
顯然，火車越快，時滯越大。如果把火車的速度提高到接近光速，在車站壹個小時就可以把火車上的速度降到最低。
由此我們得出結論，所有運行的時鐘都比靜止的時鐘慢。這是否與我們提出問題的相對論相矛盾？這是否意味著最快的時鐘處於絕對靜止狀態？
不，事實並非如此。因為火車上的鐘和車站上的鐘的速度是在完全不同的條件下比較的。實際上，這裏有三個鐘，不是兩個。這位乘客在兩個不同的車站根據兩個不同的鐘對了表。相反，如果這列火車的前後車廂都有壹個時鐘，當火車超速時，當乘客將站鐘與前後車廂的兩個時鐘進行比較時，會發現站鐘指示的時間總是落後。假設列車相對於車站勻速直線運動，可以認為列車是靜止的，車站是運動的。自然法則對他們來說是壹樣的。
當壹個觀察者相對於他的手表靜止時，他會發現以下事實:相對於運動中的手表，它總是比自己的手表快；此外，這些機芯中的時鐘走得越快，它們所代表的時間就越快。
這個現象和下面的例子是壹樣的:站在兩個不同的電線桿旁邊的兩個觀察者從各自的位置判斷，他們各自觀察電線桿的角度比對方的大。
再來說說空間。我們已經發現空間是相對的，然而，我們仍然認為體積是物體的壹種屬性。壹個物體的這種性質不是通過觀察它的參照系而轉移的。但是，相對論讓我們放棄了這個信念。就像我們接觸的速度總是比光速小很多壹樣，時間是絕對的偏見就產生了。
我們設想愛因斯坦火車現在將通過壹個2400000公裏長的站臺。列車從站臺壹端到達另壹端，按照車站時鐘需要10秒。但根據列車上乘客的手表，列車通過站臺只需要6秒鐘。因此，乘客完全有理由得出結論，站臺不是2400000公裏長，而是240000X6=1440000公裏長。
這裏，我們可以看到，從相對於平臺靜止的參考系來看，平臺更長；然而，從相對於平臺運動的參考系的角度來看，平臺更短。因此，所有運動中的物體都沿著運動方向收縮。
但是這種收縮根本不能證明運動是絕對的:壹旦我們從壹個相對靜止的參照系中觀察壹個物體，它就有了真實的體積。同樣，火車上的乘客會發現站臺變小了，而站臺上的人會認為愛因斯坦列車變短了。這個現象不是視錯覺。任何長度測量儀都會得到同樣的結果。
與這壹發現相關，我們必須糾正之前關於愛因斯坦列車前後門開啟時間的結論。在“早”“晚”這壹節中，我們從站臺上觀察者的角度測量前後門的開啟時間時，假設行駛中的列車與靜止的列車長度相同。但實際上，對於站臺上的人來說，火車更短。同樣，根據車站時鐘，開與關的時間間隔實際上等於24秒。而不是10秒。當然，這個修正對我們已經做出的結論沒有實質性的影響。
從長度的收縮來說，順便說壹下尺子的收縮。
我們要問，飛船飛行時，飛船上的刻度是不是和地球上的刻度壹樣長？
正如我們以前討論過的，空間的度量與觀察這種度量的參照系有關。所以飛船上的尺子和地球上的尺子不會壹樣。通過對火車相對於站臺長度的討論，我們知道，固定在高速飛船上沿運動方向的尺子，如果是地球上的人觀察，比飛船上的人觀察到的要短。至於長度縮了多少，跟飛船的速度有關，也就是兩個參照系之間的相對速度。
相反，如果固定在地球上的尺子的長度被飛船上的觀測者觀測到，那麽沿著運動方向的長度不是拉長了，而是縮短了。
由此我們得出結論，當壹個物體相對於某個參照系靜止時，這個物體的長度相對於這個參照系是最大的。當它垂直於運動方向時，長度不變。
這種長度收縮的現象是真的嗎？這是毋庸置疑的。運動物體不僅沿著運動方向收縮，而且收縮遵循壹定的規律。這些都被實際現象所證實。我們通常不會看到這種收縮現象，因為它在低速和慢速運動中並不顯著。例如，即使壹個物體以每秒30000公裏的速度運動，它的長度也只會縮小千分之五。
但當物體速度接近光速時，情況就不壹樣了，此時長度收縮非常顯著。靜止時，壹米長的尺子會沿著相對運動的方向收縮到幾厘米。如果壹個物體的速度變得等於光速，那麽它的長度就會減少到零。然而，這是不可能的。這也說明了光速是最高速度極限。普通物體的速度永遠達不到光速。
文章節選:論相對論
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