狹義相對論（Special Theory of Relativity）是阿爾伯特·愛因斯坦在1905年提出的區別於牛頓時空觀的新的平直時空理論。“狹義”表示它只適用於慣性參考系。這個理論的出發點是兩條基本假設：狹義相對性原理和光速不變原理。這些理論已經被許多高精度實驗所證實。作為一種經典的物理理論，它是對牛頓時空理論的拓展，要理解它就必須理解四維時空 。

狹義相對論在牛頓的基礎上延展了時空的概念。在此之前建立的普遍認知：時空是物理學上兩個絕對量。但愛因斯坦認為，恰恰是這個固有認知限制、阻礙了問題的解決。他認為，時間和空間應該是相對的，否則將永遠無法解釋光速不變原理。逆向思維的切換應用，有利於改變認知。

狹義相對論的誕生，是愛因斯坦用理性戰勝直覺的結果。同一個實驗在不同的參考系下無數次求證均無果，就應該拐個彎。長期聚焦於一種前提，容易被固有觀念限制。重新考慮同一參考系下變數的可能性，大膽假設。通俗地說，用力學解釋不了的光學現象，換個視角就能直達問題的本質。前人經驗走不通的路，在此基礎上靈活變通、勇於拓展。改變認知，才能越過藩籬，通往真知的高牆。這表面看起來是個物理現象，其實也是人類認識宇宙萬物的普遍規律和萬能法則，與哲學有相通之處。

物理世界沒有什麼絕對真理，變化才是永恆。愛因斯坦相對論提出以後，引領了理性思辨的學術風尚。例如人們常說的“我不同意你的觀點，但是誓死捍衛你說話的權利”。在事實面前，哪有什麼絕對的權威。所以說，以後當你和別人在不同參考系下得出一樣的結論時，只能說大家都沒錯，沒有誰是絕對正確的。

狹義相對論原理：在同一參考系下，當所有的絕對量都不變時，無論誤差多大都只能得出一個相同的結果。那麼不是這個待證現象很詭異，而是人的認知出了問題。要改變它，就得改變參考系這個前提標準，重新定性公式中的每個量。參考系就相當於一個標準或遊戲規則。

放在今天，參考系可能是各種指代，但根源最終是人的舊有觀念和認知。改變認知，要從理性出發，在前人基礎上科學推導、反覆論證。光速不變原理也好，日常現象也罷，甚至生活習慣、人為觀點，充其量都只是個待證命題。在狹義相對論下，都是形而上學，是站不住腳的。認可事物存在的客觀事實，發現它、用好它，這本來就是科研的生命力所在。

愛因斯坦相對論帶來了觀念上的變革。所以，狹義相對論是普遍應用於現實的重大物理發現和人類認知進步。

其實我感覺，狹義相對論的簡單概括就是，任何事物的本質都是相對的。沒有什麼事情是絕對的，都是相對的。舉例說明。一個人無論跑的速度有多快。他和一輛汽車相比，他的速度就是慢的。所以說，跑得快的人在一定程度上不是快的。這就是不同參照物對比的結果。正如現在比較流行的宇宙論。其中出道。我們的宇宙是平行的，其實是有兩個宇宙平行並進的。但是這種觀念就是正確的嗎？透過一系列的理論推測。宇宙的平衡概念被打破。如果宇宙是相互平行的，那麼對於宇宙的不斷擴張，隨時在擴張的宇宙應該是按照相同的速度，相同的爆發進度同步進行。這種速度應該是均勻的。但是透過一系列的理論算出宇宙的爆炸正在成加速運動。所以說，還有一種神秘的外力在驅使著宇宙運動。所以說任何的事物都是相對的。沒有什麼事，絕對的事情。就算是在地球上，絕對的真理，到了太空到宇宙也未必是正確的。所以懷著一種相對論的心態，去看我們的人事物，宇宙。會有不一樣的風采。

首先，高中物理數學怎麼樣，如果當時讀著累就放棄吧。

然後找一本電動力學，裡面有一小章講這個。看不懂就多看幾遍，我們同學中，哪怕掛科的學渣都沒有看不懂的

就是光速不變的一種數學表達 無任何物理過程 因而其表達的任何物理意義 或推論的正確性都有待證實 目前相對論無法理解 號稱理解或懂得相對論的人或書籍都是騙人的 只是為了賺錢

假定任意慣性系下光速不變，針對經典物理定律進行重新推導，簡單的說，就是運動的物體時間變慢，達到光速時間靜止

順著愛因斯坦狹義相對論的心路歷程走，其間筆者就關鍵問題簡要點評。

狹義相對論的定義

狹義相對論，是愛因斯坦對絕對參照系的一維參量，諸如時間、長度、速度，用洛倫茲變換因子(γ)，進行相對變化操作的理論。

廣義相對論，是愛因斯坦對絕對參照系的三維參量，諸如勢能、動能、應力，用二階微分(▽²)度規，進行相對變化操作的理論。

狹義相對論的背景

著名的麥克斯韋方程：c²=1/ε₀μ₀...(1)，

其物理意義：光速c只與真空場的電容率常數ε₀與磁導率常數μ₀有關，與光源毫無關係。

換言之，麥克斯韋學派主張，真空場(即以太)是傳遞電磁波的載體，光速是場的固有屬性。

這在1850s前後，方程(1)顯然與科學界“光與光速是來自光源的”的基本認知是格格不入的。

人們認為，既然地球以30km/s的速度繞太陽高速旋轉，那麼地球上空靜止的以太，就一定產生“以太風”，其風速必為v=30km/s。

進而聯想，來自光源的一束光，要麼順風以速度v₁=c+v而行，要麼逆風以v₂=c-v而行，要麼以正交傾斜方式以v₃=√(c²+v²)而行。

於是，1887年，邁克爾遜與莫雷二人做了著名的邁克爾遜莫雷實驗，證明了光速c與以太風速度v毫無關係。

為了從理論上解釋光速不變現象，1892年洛倫茲獨立提出“長度縮短假設”。

歷經三年研究，與1895年提出著名的“洛倫茲變換因子”√(1-v²/c²)，

即：γ=1/√(1-v²/c²)...(2)

特別注意：

方程(2)是洛倫茲基於長度縮短的純理論假說，進行數學處理的建構函式，迄今也沒有任何實驗能夠證明長度真的變短了。

愛因斯坦可謂一個物理界的鬼才。他藉助洛倫茲、龐加萊、馬赫等人的物理哲學。與1905年發表狹義相對論，歸結為所謂的兩大原理：

第一原理：光在真空的速度不變的，簡稱“光速不變原理”。

這正是基於邁克爾遜莫雷實驗否定以太的結論，而絕非基於麥克斯韋方程(1) 之真空場的固有光速。

其主要蘊含是：靜止的以太不存在，麥克斯韋的真空場介質不存在，空間是絕對的虛無。

第二原理：慣性參照系都是等價的，簡稱“等效性原理”。

言下之意，唯一的絕對參照系S(0,0,0,0)是不存在的，換句話說，相對靜止是不存在的，這是“等效性原理的本質”。

參照系都是運動的，只要速度恆定，其動力學方程等效。

換句話說，任何物體皆可以自身為參照系，座標原點速度就是物體的自身速度。這就從事實上“徹底消滅了物理參照系”。

所有基於S(0,0,0,0)參照系下的經典動力學引數都是錯誤的，

或者說，是在遠低於光速的近似值，而並非所謂的特例。

等效性原理以γ=1/√(1-v²/c²)為操作單元，以物體自身速度v為參照系速度，系列公式如下：

速度變換公式：

①x"=γ(x-ut)，y"=y，z"=z，t"=γ(t-ux/c²)。 ②v"(x)=(v(x)-u)/(1-v(x)u/c²) ③v"(y)=v(y)/(γ(1-v(x)u/c²)) ④v"(z)=v(z)/(γ(1-v(x)u/c²))

尺縮效應方程

△l"=△l/γ，或dl"=dl/γ ，簡寫：L=L₀γ

鐘慢效應公式：

△t"=γ△t，或dt"=dt/γ，簡寫：t=t₀/γ

質增效應公式：

△m"=γ△t，或dm"=dt/γ，簡寫：m=m₀/γ

質能轉換公式：

△E=△mc²=mc²-m₀c²，簡寫：E=mc²。

其它相應公式：

按照愛因斯坦的設想，所有的經典動力學方程，都必須修正為狹義相對論方程，例如：牛頓第二定律、動量守恆定律、動能定理。

附：溫馨提示

1.邁克爾遜莫雷實驗是在地球大氣層環境下所為，大氣層是地球系統的內空間或子系統。

物系的內空間與子系統，總是隨同物系一同運動的，即系統與系統內空間是相對靜止的，不存在所謂的以太風假說。

例如，汽車速度、托里徹利真空試管的移動速度、原子內空間移動速度，不可能與地球繞日繞銀速度疊加，這是物理基本邏輯。

因此，無論怎麼實驗，也不可能證明以太的存在與否，這是科學界的一大盲區，希望華人不要盲目跟風。

2.邁克爾遜莫雷實驗、洛倫茲變換建構函式、狹義相對論，三方面依據所謂的“光波是光源發射出來的”是不成立的。

前沿科學已經證實：光波/光子/光量子是真空場固有的。

3.在推導質增效應與質能轉換方程時，愛因斯坦對質量進行微積分，顯然是不可以的，因為質量不是連續性變數。

4.那個以物系自己為參照系的自速度v，又是以什麼參照系為測量基準的呢？

我想，讀者自然會脫口而出是絕對參照系S(0,0,0,0)。僅此一點，就成了狹義相對論的死結。

5. 狹義相對論，與廣義相對論，迄今還是一個理論假說，並未得到公認。尤其應用物理科學界與工程技術界皆不以為然。

Stop here。物理新視野與您共商物理前沿與中英雙語有關的疑難問題。

通俗的來說，相對論就是牛頓力學，在高速、大質量、大距離 情況下的推廣。

牛頓（Newton）力學 就是經典力學，其中的核心是 牛頓運動定律 和 萬有引力定律：

牛頓第一運動定律（慣性定律）：一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持勻速直線運動或靜止狀態；

牛頓第二運動定律：物體的加速度跟物體所受的合外力成正比，跟物體的質量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同，即，F = ma；牛頓第三運動定律：兩個物體之間的作用力和反作用力，在同一直線上，大小相等，方向相反。萬有引力定律：任意兩個質點有透過連心線方向上的力相互吸引。該引力大小與它們質量的乘積成正比與它們距離的平方成反比，與兩物體的化學組成和其間介質種類無關，即，F=G(m₁m₂/r²)。

狹義相對論主要推廣了牛頓運動定律（而 萬有引力定律 的推廣 廣義相對論 乾的事情），原始的牛頓第二運動定律：

F = ma

其中，F 力、a = dv/dt 加速度、m 質量、v 速度、t 時間。

狹義相對論版本的牛頓第二運動定律：

F = γ³ m₀a 或 F = γ² ma (m = m₀ / γ)

γ = 1 / √(1-v²/c²)

其中，F 力、a = dv/dt 加速度、m 相對質量、 m₀ 靜止質量、v 速度、c 光速、t 時間。

當 v << c 時 γ = 1，於是 狹義相對論版本的牛頓第二運動定律，就變成了原始的牛頓第二運動定律了。

其實，狹義相對論本質並不是論述 運動定律，而是論證 時間、長度、質量 是相對的（即，隨著相對速度的改變而改變）不是絕對的，這包括三個公式：

1. 相對時間間隔公式：

Δt = Δτγ

2. 相對長度公式：

l = l₀/γ

3. 相對質量公式：

m = m₀γ

其中，Δτ、 l₀、 m₀ 分別是 靜止時的 時間間隔、長度 和 質量，而 Δt, l, m 分別是 相對速度v下的 時間間隔、長度 和 質量。

對於引數 γ = 1 / √(1-v²/c²) 來說，顯然，當相對速度無限接近光速時，γ → ∞，從而 時間 Δt和質量m會變得無限大，長度l會變得無限小。

注：這三個公式是基於 “相對性原理” 和 “光速不變原理” 推匯出來的。

基於上面的 三個 核心公式可以推出 相對速度變換公式：

w = (u+v)/(1 + uv/c²)

其中 u 是運動系 s₁ 相對與 觀察者 的速度，v 是 運動系 s₂ 相對於 運動系 s₁ 的 速度，w 是 運動系 s₂ 相對於 觀察者 的速度。

當 v << c 時，公式蛻變為 w = u + v 這符合牛頓力學。

狹義相對論的最後一個公式就是質能方程：

E = mc²

其中，E 為能量、m 為相對質量、c 為光速。

質能方程不屬於經典力學範疇，也不是屬於熱力學範疇。

質能方程在宏觀力學（廣義相對論）和微觀力學（量子力學）下同樣成立。

質能方程 最廣為人知的用途 就是 解釋 核裂變和核聚變 ，這屬於 微觀力學範疇。

質能方程雖然不屬於經典力學範疇，但是，質能方程是基於動量定律推匯出來的。也就是 愛因斯坦認為動量定律在狹義相對論下仍然成立。

動量定律：

F = dp/dt

其中，p = mv 為動量（即，質量和速度的乘積），dp 為 動量換化量，dt 為時間間隔。

而令人吃驚的是 牛頓在 《自然哲學的數學原理》 一書中，牛頓第二定理的最初表述形式為：

F = K d(mv)/dt

當 常數 K = 1 時 就是 動量定理。

F = m dv/dt = ma

F = K ma

只要將 K 改為 γ² 就是 狹義相對論下 的 牛頓第二運動定理。

基於上述論事實、最初 《自然哲學的數學原理》一書中的牛頓第二定理 最初是基本複合狹義相對論的，是馬赫的修改導致了 經典力學和狹義相對論的相左。

牛頓是一個非常偉大的科學家，不僅僅是在物理學方面，更是在數學方面。牛頓和萊布尼茲（Leibniz）幾乎同時 各自獨立的 開創了 微積分學。牛頓開創的微積分是基於 流數（逆流數）建立起來的和 萊布尼茲基於解析幾何建立微積分的方法不同。現今，全世界的微積分教程都在使用 萊布尼茲微積分體系，而放棄了牛頓的《流數論》。

（附帶：狹義相對論推導過程）

兩大假設（公理）：

慣性系平權；

光速不變；

設 兩個 開始時 圓點重合 的 慣性系 S,S" 以 相對 速度 v 平行 X 軸 做相對的慣性運動：

對於 事實上 是同一點的標記的，在 慣性系 S 中，當 經過 t 秒 時，該標記點 的 X 座標 為 x；而在 慣性系 S" 中，當 經過 t" 秒 時，該標記點 的 X 座標 為 x"。

當 觀察者 處於 慣性系 S 的時候，根據 洛侖茲變換 有：

當 觀察者 處於 慣性系 S" 的時候，根據 洛侖茲變換 有：

根據 假設1 有 k₁ = k₂，故 令 γ = k₁ = k₂，於是，得到方程組：

方程組的兩個等式相乘，得到：

又設，所選標記點 足夠遠，以至於 當 兩個座標系 座標圓點重合的同時，光剛好也從 座標圓點 出發，在 慣性系 S 中，當 經過 t 秒，同時 在 慣性系 S" 中，當 經過 t" 秒，光 剛好傳播 到 該標記的。

根據，假設2，令 光速 為 c，則有 x = ct，x" = ct"，代入上面的 等式，有：

於是就推匯出了，引數 γ。

回到方程組，消去 x"，有：

同理，消去 x，化簡後有：

注意：到這裡的以上的推導，並沒有 引入 標記點 和 慣性系 之間的相對慣性運動，也就是說，標記點 和 慣性系 之間的相對慣性運動 如何 設定，以上推導結果均成立。

因為 所以有：

兩邊相減，得到：

令

要保證時間間隔有效，就要讓 兩次時間點的 測試位置相同，因此，

不妨設定，標記點 相對於 慣性系 S,S" 靜止，即 x₁ = x₂，這樣就得到：

這就是 相對時間間隔公式。

因為

所以有：

兩邊相減，得到：

令 l₀ = x₁ - x₂，l = x₁" - x₂"，因為，標記點 相對於 慣性系 S，S" 在 t", t 時間 內 可以 均發生了慣性位移，也均沒有發生了慣性位移，於是 l₀ 和 l 在 實數範圍內 良定義。另外，很明顯 在此過程中 在 慣性系 S 看了 均經過了 t" 秒，於是 t₁" = t₂" = t"。綜上就得到 l₀ = γ l，變換一下有：

這就得到 相對長度公式。

不妨設，標記點 在 慣性系 S,S" 做 相對勻速直線運動 的同時，也 同時 相對於 慣性系 S,S" 中 做 平行於 X 軸 的 勻速直線運動。

令，u 和 u" 是 標記點 分別 在 慣性系 S" 中 的 速度，則有：

對於 等式 x" = γ(x - vt) 將 v 看成常數（從而γ也是常數），等式 兩邊 對 t 求 微分，有：

對於 等式 t" = γ(t - vx/c²) 將 v 看成常數（從而γ也是常數），等式 兩邊 對 t 求 微分，有：

根據 洛倫茨速度變換，有：

令 v = -v, w = u"，得到：

這就是 相對速度變換公式。

不妨設，標記點 是質點，在 慣性系 S" 中的 標記點質量 是 M，並且 在 S,S" 圓點重合的一瞬間，分裂為 質量完全相等的 兩部分 m_a, m_b，並且 m_a，m_b 分別 沿著 X 軸 正負 方向 以 速度 -v 和 v 勻速直線運動。由於 m_b 和 慣性系 S 的速度相同，所以 m_b 相對域 S 靜止，即 u_b" = 0，而 上面 已經推匯出 u" = (u - v)/(1 - vu/c²)，於是 m_a 在 S 中 的 速度 u_a" = (-2 v/(1 + v²/c²)，以 v 為不定元 展開 方程：

解方程，

同時，考慮 標記點雖然分離稱為兩份，但是質點的質心，在 慣性系 S" 中，一直都處於 x" 點 保持靜止，那麼 質心 相對於 慣性系 S 的速度 u" 顯然 是 -v。 在 慣性系 S 下,考慮 標記點的動量守恆，有：

上上一個推導結果代入上面結果，有：

於是得到：

其中 m_b 相對 S" 靜止 代表 靜態 質量，m_a 相對於 S 以速度 u_a" 運動 所以 表示 動態 質量。 令 m₀ = m_b， v = u_a", m = m_a，得到：

這就是 相對質量公式。

根據動量定律，有：

因為，F 和 X 平行，根據力做功公式，有：

對於

求 關於 v 的 微分，其中 m₀ 和 v 無關 可以當作 常數，有：

將結果 和

同時 代入 上一次 推導結果，有：

剛好，

所以：

這就是著名的 質能方程。

狹義相對論 是 對 牛頓運動定律 的 擴充套件，但是 無法 描述 引力，因此 愛因斯坦 才 又 搞出了 廣義相對論，引入了 引力場 扭曲 時空的 論斷。

相對於廣義相對論，狹義相對論 並不複雜，只有 會 《微積分》 就可以 看懂。

先問一句高考考嗎？

如果不考，就由他去吧。

如果考，

那我告訴你，

牛頓時代發展到後期出現了很多困難，

麥克斯韋發現並理論證明光速獨立不變，

引發一系列問題，

後來愛因斯坦突發奇想創造性的以光速為基準，構造建立了艾氏空間，艾氏絕對速度，

這就是相對論變換，

艾氏速度V=C一v

光速不變，無法向量疊加導致了狹義相對論諸多公式的成型。

根據相對論速度疊加公式：物質真實速度比牛頓速度疊加公式要略小。如以光速測量，火車(速度u)上人(相對火車遠離速度v)遠離地面上的人的速度略小於v+u 由相對論速度疊加公式計算知，實際超過光速的物體在地面人以光速為工具測量出來為光速。即真實速度可超光速，但測量出來仍是光速。相對論速度的扭曲性：真實速度2c測量出是c，真實速度3c測量出仍是c。這個時候只能說真實速度已差異，而測量結果沒變，那麼只能修改測量結果。實際，測量的扭曲性在於關聯了光速，由於光速不變的特殊性，不可向量疊加的扭曲性決定了不能以光速為參照去計算時間，速度等。非要以光速去測量時間與速度，勢必是扭曲的計算公式。而以非光速去測量時間與速度，一切便迴歸正常，同時性也會迴歸正常。

大多是這類說法：牛頓力學是相對論的一個低光速特殊解。其實更合適的應該是反向說：狹義相對論實際是牛頓力學關聯光速的特殊解。由於光速不可向量疊加，違了牛頓力學，那麼，對力學量的測量便分為了兩類，若選擇以光速進行測量，便使用相對論公式，若選擇以非光速進行測量，便使用牛頓力學公式。為什麼愛因斯坦公式是對的？它是由牛頓力學及光速各向同性大小不變的特殊性純數學推理出來的，相對論的正確恰好反證了牛頓力學的正確性及反證了光速的違背常理。總的來講，實際相對論是牛頓力學在光速參與下的一個分支解。在光速參與下去驗證由數學推理而來的相對論，自然滿足相對論的各種光速在其中的公式了。但如果不用光速測量，才是更接近現實的力學值。

從微觀角度來看，絕對時間變慢——就是微觀粒子的運動（半衰期）變慢；相對時間變慢——就是微觀粒子的運動（半衰期）並沒有變慢，但在不同參考系觀測下，相對變慢。(相對時間變慢會產生現象：以我對你壽命100年的瞭解，從我的時鐘測量，100到了你應該死亡，但你還活著)

無測量，不相對，一切都是測量惹的禍。

真實本身是沒有改變的。 本身鐘慢尺縮只存在於數學的洛倫茲變換，只為解決以太問題，由於公式異常畸變，從誕生之始便被強行勒令不能具有物理意義。狹義相對論則將其數學結論連同光速不變應用於物理現實。幾代人對狹義相對論爭論不休的原因在於鐘慢尺縮等等公式本身引起的畸變，與物理現實難相容性。牛頓力學通俗易懂，量的相關與不相關與感覺深度契合，受滋養多年，思維根深蒂固，故難以自破。狹相與感覺所背，短時研究不究其本，自然眾多懷疑了。

雙生子佯謬：設定人半衰期100年，過時必亡。100年過去了歸來時，按照設定，大家應該一起剛好衰亡。但實際是你看我年輕了10歲，我看你也年輕了10歲，都為90歲。為什麼？狹義相對論的時間膨脹是相對的，是測量值，不是真實值。即真實是大家都過了90年，但各自測量對方的時間是100年。光是傳遞資訊的媒介，傳遞需要時間，真實時間會略小於測量時間。這就是鐘慢效應。也叫時間膨脹。即鐘慢效應(覺得對方時間過得比較慢)的本質是時間膨脹(其實是自己的時間過快了)。

一切狹義相對論推論的源頭在於光速的不可被向量疊加性。 聲速都可被疊加，光速為何不能被疊加？光子靜質量為0，出生時相當於懸停於光源處，無質量不互動，不能被繼承速度；光子內性仍未被完全參透，粒子性波動性的內部機理細節不清；想要去繼承光源的速度，其過程應該有一個微觀粒子接連傳遞的作用，內部是一整套的傳遞機理；人在火車上為何能繼承火車的速度？因為有摩擦力作為紐帶。而力的作用的條件是雙方都必須有靜質量；光源發出了繼承我速度的邀請，是一個一對多的廣播，但由於光子沒有靜質量，與光源沒有力的紐帶，因而繼承鏈斷裂了，想繼承也繼承不了；光速不變的內部機理的含糊不清，實際上也是力作用的內部傳導的細節不清，力是宏觀的，內部傳導是微觀的，傳導系統應是一個混沌系統，只有量子力學在深度剖析後，去機率化後才能還微觀粒子一個確定的世界。

個人總結的《弦論》十維時空的逐維推導，並附帶時空穿梭指南(只具數學意義)： http://note.youdao.com/noteshare?id=0706e04c339ba02e3e4e3c336dc2c773

要了解是什麼狹義相對論，實際上，要從“運動”說起。

狹義相對論的背景

這件事其實是這樣的，伽利略的時代，他其實一直在思考一個問題。這其實和日心說與地心說的巔峰對決有關。

這場對決到了這時，日心說想要取勝主要的焦點就在於解決兩個問題：

地球自轉時，人跳起來，為什麼不會向後（當時的人還不知道慣性）天體運動的軌跡到底是什麼樣的？

後者被開普勒解決掉了，前者則是伽利略。伽利略就提出一個說法：

如果你坐在一艘船裡，船特別平穩，這時候，你不會感覺到船是在動還是沒動。

這裡，我們舉一個例子幫大家來理解一下，我們都坐過火車，當兩列火車都停在車站，而你在其中一列火車當中，其中有一列火車啟動了，這時你很難能夠察覺到哪一列火車在動。或者說，你可以取任何一列火車為參考系，則另外一列在動。這後來，也被我們稱為伽利略變換，或者相對性原理。

後來，牛頓就借用了伽利略變換（不過這裡要補充一下，牛頓其實觀點還是和伽利略有所不同的），建立牛頓理論體系。在這個體系內，我們應該知道的是研究運動是需要選取一個參考系的，所以運動其實是相對的。

麥克斯韋

牛頓理論其實可以說在當時的人看來是十分震撼的，這個理論不僅可以準確地描述物理現象，還可以做出預測，尤其是科學家用牛頓理論預測”海王星”，也就是說，科學家僅僅靠紙和筆就預測了一個天體的存在。

而牛頓之後，其實也有一個極其偉大的理論：麥克斯韋方程。這個理論同樣令人震撼，並且精確無比。但是令人尷尬的是，在這個理論的推導過程，我們可以得到一個關於光速的表達是：

光速c=1/ε0μ0

其中，ε0和μ0這兩個都是固定值，意思就是說，光速實際上是個常數。這和牛頓認為的任何運動都要先找一個參考系就矛盾了，因為按照麥克斯韋方程單位說法，光在任何參考系下都是相同而速度，我們姑且就可以管這個叫做光速不變原理。科學家為了解決這個問題，嘗試了各種各樣的辦法，最終全都失敗了！

狹義相對論

所以，我們也看到了愛因斯坦面對的局面。實際上，他遇到的是三選二，分別是相對性原理，光速不變原理以及絕對的時空觀。所謂的絕對時空觀是指牛頓的時空觀，他認為時間和空間是應該分開看的，它們之間沒有關係，其次，時間和空間其實是平直的，不會因為運動狀態的改變而改變。

因此，愛因斯坦要在三者中摒棄掉其中一種，而他毫不猶豫地摒棄了牛頓的絕對時空觀。於是，他得到的結果一定會是運動會改變時空。具體咋改變呢？

他透過兩個基礎假設，光速不變原理以及相對性原理，進行推導，就獲得了時間膨脹和尺縮效應。

大意就是一個物體相對於一個慣性參考系高速運動，那它的時間會發生膨脹，大概可以理解成它的一秒相當於慣性參考系的兩秒，但是它們各自感受到的時間流逝速度是正常的。

而尺縮效應則是說，相對於慣性參考系運動的物體，在慣性參考系下看這個物體，它的尺度會變短。

愛因斯坦透過兩個基本假設，就把時間和空間給統一了起來。緊接著，他利用同樣的辦法提出了把質量和能量給統一了起來。也就是說，著名的質能方程。

說的就是質量和能量是等價的，是同一種東西的兩個面，這取決於你如何測量它。我們都知道正反物質湮滅。

一般的說法是，質量轉化成了能量，實際上，這是對質能方程的誤解。質能方程是說在一個封閉的系統內，質量和能量是等價的，而上圖中其實是一個開放的系統。如果我們把這兩個正反粒子關在一個封閉的系統中，和外界是隔絕的。那反應前後，這個系統的質量是不變的。這才是愛因斯坦質能等價想要表達的：質量和能量是一回事，質量裡有能量，能量裡有質量。

除了愛因斯坦之外，實際上他的老師閔可夫斯基，還提出了時空光錐的概念。其實，這個東西想表達的就是，光速實際上是時空的一種屬性，是兩個事件的時空間隔。

最直白的例子就是照鏡子，你看的鏡子裡的永遠是過去的自己，這是因為光傳播到你的眼睛裡需要時間，所以你的過去影響的是當下，你的當下影響的是未來。

以上，狹義相對論的大致內容的通俗解讀版，想要真正瞭解狹義相對論，還是最好自己推導一下，其實狹義相對論的數學並不難，大部分只需要初高中的數學就夠了，只有質能等價的部分需要一點微積分的知識，但其實也不難的。