5分钟，带给您一次全新的物理学学习体验。 相对性原理
若以大地为参照，我是静止的；若以地球球心为参照，我“日行八万里”。但是，不管以谁为参照，我的感觉没有区别，也就是说—— 物理定律的成立，应当与参照无关。不同的参照只有“相对区别”，而没有“绝对区别”。 这就是【相对性原理】。  动静等观 —— 西山大觉寺 听着简单，但仔细一想，这个原理是整个物理学的基础呀。 万一，某个物理定律在A参照下成立，在B参照下又不成立了，那只能说明，这个定律描述的不是“物之本理”，而只是在A参照下的“幻象”罢了。 伽利略的绝对时空观早在伽利略时代，就形成了一种“绝对时空观”，就是时间长度与空间长度在不同参照下，都是绝对不变的。  伽利略 —— 近代物理之父，近代科学之父 比如，一只米尺，在任意参照下，都是一米长度。 例如，参照 B 相对于参照 A 以速度 v 运动，那么，只需要把 A 参照中的物理定律中的 x 变换为 ( x + vt )，（其实就是简单的“速度叠加”），就仍然符合物理定律，而不依赖于参照间的相对速度，称为【伽利略相对论】。 这种时空观本身没有问题，也完全匹配牛顿力学的所有定律。 但是，一个诡异的东西出现了—— 光速麦克斯韦的电磁学方程，推导的结论是【光速在任意参照下都是一个常数】。 实验也能证明，比如，地球是运动的，而太空中的天体也各有各的运动，但是，不管从哪来的光，我们在地球上一测，都是相同的 光速 c。  所有星光到地球上速度都一样 这就完全不符合“速度叠加”了，因此无论参照之间的相对运动如何，我看到的光速都是常数 c。 如何解释？ 爱因斯坦说，一定是我们的时空观错了，时空结构应该是可变的。 基于这样的假设，爱因斯坦总结出了【狭义相对论】，对应地，不同参照之间不再使用伽利略变换，而是使用【洛伦兹变换】，从而仍旧可以保证【相对性原理】。 狭义相对论所以，狭义相对论是这样一套理论：为了保证相对性原理的完美实现，而调整了我们对于时空结构的认知。  不同的参照下，时间与空间，会被拉伸或压缩；而光速，不会改变。 物质的运动，让我们知道了时间；物质的占据，让我们知道有空间。 如何理解时间、空间与物质之间的关系，就是物理学的根本问题。 狭义相对论用起来爱因斯坦使用狭义相对论做了许多事，比如解释了光行差，比如得到了多普勒效应，还有核弹的方程——质能方程。 爱因斯坦假设了这样的场景，一个原子向两个方向发出两个光子，如果以原子自身为参照 A，我们可以列出能量守恒与动量守恒两个式子，另外，如果以其中一个以光速 c 运动的光子为参照，仍然可以列出能量守恒与动量守恒两个式子。这四个式子一推导，就得到了咱们耳熟能详的——  狭义相对论的推论 —— 质能方程 本来，狭义相对论已经是比较完善地重构了我们的时空观。然而，还有一个东西非常特殊，让人费解—— 引力引力有什么特殊的？牛顿的万有引力不是解释得很好吗？ 咱们先仔细观察一下电场中电荷受到的力——
所带电荷 q 越多，加速度 a 就越大。 再来看一下万有引力——
我们发现，左右两侧各有一个 m，也就是说，无论这个物体质量（荷载）多大，加速度都一样！ 爱因斯坦意识到，引力其实不是一种力！它是由于时空扭曲产生的一种看似是力的幻象！  由此便产生了—— 广义相对论从此，相对论的时空观，不仅适用于电磁学，还适用于引力。 广义相对论，把加速度与曲率紧紧联系在一起，夸张点说，广义相对论是个一个几何学理论。 广义相对论很好地解释了水星近日点反常进动、光线引力偏折、引力红移等现象。
结语要知道，相对论的发展是一个长达300余年的思想过程，在爱因斯坦1915年建立广义相对论时达到了顶峰，而绝不是爱因斯坦一个人的灵感一现。 事实上，科学史上从来没有一个人突然提出革命性的发现。
另一方面，相对论是纯粹理性思维的胜利，是物理的现实和谐与数学的形式美学之间的相互激励。 相对论的建立过程中，包含着大量的数学过程，如果感兴趣，推荐参考曹则贤老师推荐的书单——  也许，当我们窥见了相对论所描述的宏大而诡谲的宇宙观，尝试了与最伟大的头脑之间的窃窃私语，作为人类微不足道的渺小份子，也能会心一笑，感受到一种“回家的感觉”。
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