1905年愛因斯坦（1879——1955）發表了狹義相對論.這個理論指出在宇宙中唯一不變的是光線在真空中的速度,其它任何事物——速度、長度、質量和經過的時間,都隨觀察者的參考系（特定觀察）而變化.這個理論形成了一個著名的公式：E=MC2狹義相對論認為時間不是絕對的（即固定不變的）.愛因斯坦指出,隨著物體（觀察者所見到的）線性運動速度的加快,時間會變慢.其二：任何物體以光速運動時,其長度將會縮短為零.提出時間和空間都是絕對的,空間和時間是完全分開的.然而,在相對論數學中,時間和三維空間——長、寬和高,一起構成一個四維空間框架,叫做時空關聯集.

　　愛因斯坦從他的狹義相對論中推匯出等式E=MC2（這裡E是能量,M是質量,C是恆定的光速）,他用這個等式解釋了質量和能量是等價的.現在認為,質量和能量是同一種物質的不同形式,稱為質能.例如,如果一個物體的能量減少了一定量E,則它的質量也減少等於MC2的量,然而,質能不會消失,只不過以另一種形式被釋放,它叫輻射能量.

　　1915年發表了他的廣義相對論.他解釋了引力作用和加速度作用沒有差別的原因.他還解釋了引力是如何和時空彎曲聯絡起來的,利用數學,愛因斯坦指出物體使周圍空間、時間彎曲,在物體具有很大的相對質量（例如一顆恆星）時,這種彎曲可使從它旁邊經過的任何其它事物,即使是光線,也改變路徑.廣義相對論指出,時空曲率將產生引力.當光線經過一些大質量的天體時,它的路線是彎曲的,這源於它沿著大質量物體所形成的時空曲率.因為黑洞是極大的質量的濃縮,它周圍的時空非常彎曲,即使是光線也無法逃逸.

　　幾百年來牛頓的經典力學使眾多人信服,因為他適用於低速、宏觀的慣性系.而相對論適用於高速（接近光速）的或微觀的量子態以及非慣性系,人們很難透過實驗得以證實和觀察,所以很多人無法接受這一事實.但相對論可以很好的解決這一問題.因此說相對論是現代物理學的奠基石.

　　-- 相對論

　　相對論

　　十九世紀後期,由於光的波動理論的確立,科學家相信一種叫“以太”的連續介質充滿了宇宙空間,就象空氣中的聲波一樣,光線和電磁訊號是“以太”中的波.然而,與空間完全充滿“以太”的思想相悖的結果不久就出現了：根據“以太”理論應得出,光線傳播速度相對於“以太”應是一個定值,因此,如果你沿與光線傳播相同的方向行進,你所測量到的光速應比你在靜止時測量到的光速低；反之,如果你沿與光線傳播相反的方向行進,你所測量到的光速應比你在靜止時測量到的光速高.但是,一系列實驗都沒有找到造成光速差別的證據.

　　在這些實驗當中,阿爾波特·邁克爾遜和埃迪沃德·莫里1887年在美國俄亥俄州克里夫蘭的凱斯研究所所完成的測量,是最準確細緻的.他們對比兩束成直角的光線的傳播速度,由於圍著自轉軸的轉動和繞太陽的公轉,根據推理,地球應穿行在“以太”中,因此上述成直角的兩束光線應因地球的運動而測量到不同的速度,愛爾蘭物理學家喬治·費茲哥立德和荷蘭物理學家亨卓克·洛侖茲,最早認為相對於“以太”運動的物體在運動方向的尺寸會收縮,而相對於“以太”運動的時鐘會變慢.並且洛侖茲提出了著名的洛侖茲變換.而對“以太”,費茲哥立德和洛侖茲當時都認為是一種真實存在的物質.而法國數學家龐加萊懷疑這一點,並預見全新的力學會出現.

　　馬赫和休謨的哲學對愛因斯坦影響很大.馬赫認為時間和空間的量度與物質運動有關.時空的觀念是透過經驗形成的.絕對時空無論依據什麼經驗也不能把握.休謨更具體的說：空間和廣延不是別的,而是按一定次序分佈的可見的物件充滿空間.而時間總是又能夠變化的物件的可覺察的變化而發現的.1905年愛因斯坦指出,邁克爾遜和莫雷實驗實際上說明關於“以太”的整個概念是多餘的,光速是不變的.而牛頓的絕對時空觀念是錯誤的.不存在絕對靜止的參照物,時間測量也是隨參照系不同而不同的.他用光速不變和相對性原理提出了洛侖茲變換.創立了狹義相對論.

　　狹義相對論

　　狹義相對論適用於慣性參照系

　　1、 狹義相對論的兩條基礎原理

　　（1） 狹義相對性原理——在所有的慣性系中物理定律的形式相同.各慣性系應該是等價的,不存在特殊的慣性系.即事物在每個慣性系中規律是一樣的.（從合理性上說）

　　（2） 光速不變原理——在所有的慣性系裡,真空中光速具有相同的值.光速與廣泛的運動無關；光速與頻率無關；往返平均光速與方向無關.（該原理由邁克爾遜-莫雷實驗引出.）

　　2、 狹義相對論運動學的核心——洛侖茲變換

　　1、時空均勻性：x=γ(x’+vt’)

　　2、相對性原理：x’=γ(x-vt)

　　3、光速不變原理：x=ct

　　x’=ct’

　　其中：時空均勻性條件不是新的原理,一個固定的物體放在空間任一位置無論何時長度是相同的這是非常直觀的,由簡單的推理可知均勻時空的座標變換是線性的.因為若設：x=ax’2+bt’,則任一瞬間（dt’=0）測量一物體長度：dx=2ax’dx’.可見對∑’系任一個dx’放在不同的x’,對∑系來說是長度不同的.也即對∑系空間是不均勻的這不符合直覺.因∑’與∑是等價的,∑’系變到∑繫有x=γ(x’+vt’),則∑系變到∑’就一定有x’=γ(x - vt),可見相對性原理對不同的慣性系是公平的.最後由光速不變原理給出的兩個關係,看起來費解,卻有實驗支援.這樣解4個方程立即得到 和洛侖茲變換：

　　∑’系→∑系 ∑系→∑’系

　　x=γ(x’+vt’) x’=γ(x - vt)

　　y=y’ y’=y

　　z=z’ z’=z

　　t=γ(t’+vx’/c2) t’=γ(t-vx/c2)

　　洛侖茲變換統一了時空和運動,統一了高速世界和經典力學研究的低速情況.當v

狹義相對論和廣義相對論，我在開始讀之前，以為這是以事物的相對性原理為中心展開的思維，然而不是，書中使用其他科學家與相對無關的科學資訊。因此沒有自始自終貫穿於全書的相對論思想。這次只說引力場這篇文章。從課本中可以看出來，作者是用一塊石頭放開手落到地上作為基本資料構建引力場的。我們知道地球的引力作用範圍達到月亮，太陽，以至於部分星星，地球與月亮的距離大概38萬公里，地球與太陽的距離大概8分鐘光速，如果以地球引力作用範圍視作一座100層樓高的房子，作者手中的石頭還是在一層樓中，作者沒有觀察到整座房子，只是看到區域性的一些東西，假如將課文中的石頭換成月亮，那麼月亮也像石頭一樣落到地上，可事實上直到現在月亮並沒有落到地上。

假如我們在地球與月球作一連線，並且將作者的石頭處在於連線位置上，我們就會看到石頭受地球向心引力作用下落地面，同時潮水受月亮引力拉起一定高度，在地球另一端潮水也被拉起來，這就證明地球受月球引力作用下產生反作用力，地球還在自轉，自轉還產生離心力，還要繞著太陽轉，地球的自轉軸，宇宙第一速度，第二速度等等才能使地球，月亮處於平衡狀態，引力場無法面對現實的地球引力狀態，牛頓的萬有引力定律，只是物體平衡狀態下的全部力的部分作用力。牛頓萬有引力定律（英語：Newton"s law of universal gravitation）指出，兩個質點彼此之間相互吸引的作用力，是與它們的質量乘積成正比，並與它們之間的距離成平方反比。牛頓觀察萬有引力定律，知道引起隨著兩個質點的距離增加而減少，但不知道兩質點距離增加到什麼程度，引力作用就沒有了，現代天文學研究兩星星距離都用光年計算，這與我們平時接觸地球，月亮，太陽的距離遠了很多，距離光年的星星之間還有沒有存在引力關係呢？我用高等數學極限的概念，寫了引力作用範圍：萬有引力定律：F=GmM/r^2. 可以展開成級數，用1，2，3……n代入r

F=GmM/1^2. F=GmM/2^2……F=GmM/n^2＜xm=0

X是修正係數。這樣我們就可以認識地球引力影響範圍。

Pdf32頁課文：19.引力場 “如果我拾起一塊石頭，然後放開手，為什麼石塊會落到地上呢?”通常對 於這個問題的回答是:“因為石塊受地球吸引.”現代物理學所表述的回答則不大 一樣，其理由如下。對電磁現象更仔細地加以研究，使我們得出這樣的看法，即 如果沒有某種中介媒質在其間起作用，超距作用這種過程是不可能的。例如，磁 鐵吸鐵，如果認為這就是意味著磁鐵透過中間的一無所有的空間直接作用於鐵 塊，我們是不能感到滿意的;我們不得不按照法拉第的方法，設想磁鐵總是在其 周圍的空間產生某種具有物理實在性的東西，這種東西就是我們所稱的“磁場”， 而這個磁場又作用於鐵塊上，使鐵塊力求朝著磁鐵移動;我們不在這裡討論這個 枝節性的概念是否合理，這個概念的確是有些任意的。我們只提一下，藉助於這 個概念，電磁現象的理論表述要比不借助於這個概念滿意得多，而對於電磁波的 傳播尤其如此。我們也可以用相似的方式來看待引力的效應 地球對石塊的作用不是直接的。地球柱其周圍產生一引力場，引力場作用於 石塊，引起石塊的下落運動。我們從經驗得知，當我們離地球越來越遠時，地球 對物體的作用的強度按照一個十分確定的定律減小，從我們的觀點來看，這意味 著:為了正確表述引力作用如何隨著物體與受作用物體的距離的增加而減小，支 配空間引力場的性質的定律必須是一個完全確定的定律。大體上可以這樣說:物 體(例如地球)在其最鄰近處直接產生一個場;場在離開物體的各點的強度和方 向就由支配引力場本身的空間性質的定律確定。 與電場和磁場對比，引力場顯示出一種十分顯著的性質，這種性質對於下面 的論述具有很重要的意義。在一個引力場的唯一影響下運動著的物體得到了一個 加速度，這個加速度與物體的材料和物理狀態都毫無關係。例如，一塊鉛和一塊 木頭在一個引力場中如果都是從靜止狀態或以同樣的初速開始下落的，它們下落 的方式就完全相同(在真空中)。這個非常精確的定律可以根據丁述考慮以一種 不同的形式來表述。 按照牛頓運動定律，我們有 (力)=(慣性質量)×(加速度) 其中“慣性質量”是被加速的物體的一個特徵恆量。如果引力是加速度的起因， 我們就有(力)=(引力質量)×(引力場強度) 其中“引力質量”同樣是物體的一個特徵恆量。從這兩個關係式得出。 (引力質量 j (加速度 =j × (引力場強度 如果正如我們從經驗中所發現的那樣，加速度是與物體的本性和狀況無關 的，而且在同一個引力場強度下，加速度總是一樣的，那麼引力質量與慣性質量 之比對於一切物體而言也必然是一樣的。適當地選取單位，我們就可以使這個比 等於一。因而我們就得出下述定律:物體的引力質量等於其慣性質量。 這個重要的定律過去確實已經記載在力學中，但是並沒有得到解釋。我們唯 有承認一個事實才能得到滿意的解釋，這個事實就是:物體的同一個性質按照不 同的處境或表現為“慣性”，或表現力“重量”(字面意義是“重性”)。在下節我 們將說明這個情況真實到如何程度，以及這個問題與廣義相對性公設是如何聯絡 起來的。