quan tâm cơ bản của thuyết tương đối hẹp là hiểu một cách chính xác thế
giới sẽ như thế nào dưới con mắt của những cá nhân, thường gọi là những
“người quan sát”, chuyển động đối với nhau. Thoạt tiên, điều đó tưởng như
chỉ là một bài tập luyện trí óc không mấy quan trọng. Nhưng thực tế hoàn
toàn ngược lại: với hình ảnh thường trực về người quan sát đuổi theo chùm
sáng, trong tay Einstein đã có những hệ quả sâu sắc, thâu tóm một cách đầy
đủ cả những tình huống tẻ nhạt nhất được nhìn như thế nào dưới con mắt
của những người quan sát chuyển động đối với nhau.
Trực giác và những sai lầm của nó
Kinh nghiệm hằng ngày đã cho phép chúng ta cảm nhận được một số khác
biệt gắn liền với hai người quan sát chuyển động đối với nhau. Chẳng hạn,
theo quan điểm của người lái xe chúng lại là đứng yên đối với người vẫy xe
đi nhờ đang đứng ở bên đường. Cũng tương tự, bảng đồng hồ trên xe là
đứng yên đối với người lái xe (thật may mắn thay!), nhưng giống như các
bộ phận khác của chiếc xe, nó lại là chuyển động đối với người vẫy xe đi
nhờ. Đó là những tính chất quá sơ đẳng và trực quan về thế giới xung
quanh chúng ta tới mức chúng ta chẳng buồn chú ý tới nữa.
Tuy nhiên, thuyết tương đối hẹp lại cho thấy rằng những khác biệt đó trong
sự quan sát của hai cá nhân nói ở trên là tinh tế và sâu sắc hơn nhiều. Điều
lạ lùng là nó tiên đoán rằng hai người quan sát chuyển động đối với nhau
lại cảm nhận về khoảng cách và thời gian một cách khác nhau
.
Điều này có
nghĩa là, hai chiếc đồng hồ y hệt nhau mà hai người quan sát đó mang theo
sẽ phát ra những tiếng tích tắc với nhịp độ khác nhau, do đó khoảng thời
gian giữa hai sự kiện đã chọn sẽ được chỉ bởi hai đồng hồ đó một cách khác
nhau. Thuyết tương đối hẹp hoàn toàn không đặt vấn đề nghi ngờ về độ
chính xác của các đồng hồ, mà thực tế nó đã thiết lập được rằng đó chính là
một tính chất của thời gian. Tương tự, hai người quan sát của chúng ta còn
mang theo hai chiếc thước dây y hệt nhau, và họ đã đo được hai chiều dài
khác nhau của cùng một vật. Vấn đề không phải là do sự không chính xác
của các dụng cụ đo hay những sai số do cách sử dụng các dụng cụ đó.
Những dụng cụ đo chính xác nhất thế giới đều khẳng định rằng không gian
và thời gian - được đo như khoảng cách và độ kéo dài – không được cảm
