据说,狭义相对论可以降生，其实次要源于一场逾越200年科学史的恩怨。让我们先把镜头切换到17世纪，起首出场的一号男副角是号称近代物理学之父的伽利略。伽利略曾经提出过了一个“伽利略变更 ”：在一个参考系中成立起来的物理定律，通过恰当的坐标变更，能够适用于任何参考系。是不是有不明觉厉的觉得？其实那都是唬人的。举个例子你就懂， 假设你在火车上，旁边正好也有一辆火车，那时候只要有一辆车子动了，坐在车上的人是很难分得清是本身所在的火车动了，仍是旁边的动了。那其实能够理解成运动是相对的，假设用一个简单的模子来说就是：A和B彼此靠近，假设抉择A为参考系，我们就能够得出A是静行的，B在运动，假设选B为参考系，那B就是静行的，A在运动。那就是初高中物理课上城市讲到的“参考系”或者“参照物”
一,假设你在车上内向前走，那站在空中上的小伙伴看来，你的速度=火车的速度+你在车上的速度，你的速度=10+5=15m/s。发现没有，在那个理论傍边，速度是能够叠加的。后来，牛顿把伽利略变更纳进到的本身的力学系统傍边。我们在运用牛顿定律的时候，都得先规定好一个参考系。不外，我们要搞清晰一点，牛顿其实也做了一个假设：空间和时间是绝对的，是独立的。说白了就是，地球上所有的物体关于时间的感触感染都是一样的。空间也一样，空间的间隔关于每小我来说都是一样的。假设非要简单总结一下就是：空间、时间与物体的运动形态无关！
牛顿理论后来被普遍运用，以至还能预言海王星的存在，成为了物理学勇敢的基石理论。后来科学家起头研究“电”和“磁”。出格是到了麦克斯韦的时代，麦克斯韦提出了麦克斯韦方程。同一了“电”和“磁”，并提出了电磁波的概念，还预言光是一种电磁波。物理学家赫兹通过尝试验证了麦克斯韦的看点。可问题恰好就出在那里，麦克斯韦方程是不需要参考系的，说白了就是：电磁波速度，或者说光速是不需要相关于某个参考系而言的。在任何惯性参考系下，光速都是3×10^8m/s。那就和牛顿力学是彼此矛盾的。可是，牛顿力学是那么准确，看测和理论完美的婚配。而麦克斯韦方程也同样安如磐石，可以很好地阐明电磁现象。那到底是哪里出了错？
要晓得伽利略，牛顿，麦克斯韦都是物理学史上前五的选手，绝对的大神。仙人打架，一般的物理学家只能做个食瓜群寡。只是物理学老是要向前开展的，但大神又得功不起，总得一碗水端平。于是，科学家们就想到：水波的传布是需要介量的，那就是水。那光传布是不是也需要介量？因而，其时的科学家就认为那个光传布的速度应该是相关于它的介量的，而不是绝对的。因而，科学家认为空间中充满了一种喊做“以太”的物量。以太关于光（电磁波），就好像水关于水波那般。看起来非常完美有没有？但科学不克不及光靠想象力，得找出证据证明“以太”实的存在。
二,科学家想尽了一切办法，最初得出了一个成果：以太不存在！那下子可完了，搞了半天，牛顿和麦克斯韦的矛盾仍是没处理。于是，科学家们又起头开脑洞，憋大招。此中最有名的就是洛伦兹和彭加莱。假设非要给两小我找到配合点，那必然是：间隔狭义相对论比来的汉子。洛伦兹几乎是个进退两难的高手，左手一个“伽利略变更”，右手一个“光速在惯性参考系下速度稳定”，然后把它们连系起来，弄出了一个连他本身都无法理解的工具，那工具就喊做：洛伦兹变更。彭加莱则是从哲学的层面提出了一些设法，出格是同时性的相对性。说的就是统一个事务，差别的人（参考系）看到的很可能不是同时发作的，那取决于他们的运动形态。不外，彭加莱也就想一想，可谁也没能实正意义上提出一个令各人称心的成果。
杨振宁曾经在他的文章《机遇与目光》写到，洛伦兹有数学，但没有物理学；庞加莱有哲学，但也没有物理学。恰是 26 岁的爱因斯坦勇于量疑人类关于时间的原始看念，对峙同时性是相对的，才气从而翻开了通向微看世界的新物理之门。
关于你来说的一秒，关于其他所有的人来说也是一秒，每小我的一秒都是一样的。但爱因斯坦觉得那不合错误，让我们来想象一个画面，你站在空中上，而你的伴侣在一艘飞船上。那时候你伴侣拿出一个光钟，那工具现实生活中不存在，不外原理和时钟计时是一个事理。事实爱因斯坦就喜欢那种“思惟尝试”，那个光钟的计时办法就是：光上下往返一次的时间设定为一秒。
其实事理和时钟跑一圈是一样的。假设我们假设光速在任何参考系下都是一样的（光速稳定原理），那在飞船上的人看到的光就是一上一下的，而空中上的看到的光其实走到途径是倾斜的。爱因斯坦认为时间=旅程/光速在任何惯性参考系下是稳定的，而光速也是稳定的。所以，飞船上的人看光往返一次是1秒，但是在空中上的人看出处于途径变长了，需要的时间就更长一些，我们就假定是2秒。
三,假设飞船上有人跟着“光钟”的节拍在做播送体操，那么在飞船上1秒钟能做完的动做，空中上的人看就需要2秒，说白了就是看到的是播送体操的慢动做。反过来，假设空中上的人也拿着一个“光钟”，其实因为运动是相对的，情状会正好倒过来。空中上的人看就是1秒，飞船上的人看就是2秒，也就是说，假设空中上的人也跟着“光钟”的节拍在做播送体操，那飞船上的人看到的也是播送体操的慢动做。
那种效应就被称为：时间膨胀。它实在存在，科学家通过μ（miù）子尝试证明那一点。假设我们把飞船换成高铁，那么高铁内的钟表其实会变慢十亿分之一秒，正因为那个不同如斯之小，所以我们才没有觉得到。当速度特殊快时，出格是越接近光速，时间膨胀的效果越明显。爱因斯坦说，不单单时间与物体的运动形态有关，空间也是如许。我们还拿适才的飞船来说事。同样是一段间隔，因为时间膨胀效应，我们在空中上看可能需要2秒才气走完，但是在飞船中的人，1秒就走完了。并且无论是飞船中的人仍是空中上的人，飞船相关于那段间隔的飞翔速度都是一样的。那就阐明，飞船上的人看到的那段间隔其实要比空中上的人更短一些。那就是长度收缩。
假设飞船是以0.1倍的光速飞过，空中上看到飞船的情状就是下面如许：假设飞船是以0.8倍的光速飞过，那飞船就会变短，假设飞船是以0.95倍的光速飞过，飞船还会变得更短。所以，我们会发现，速度越接近于光速，长度收缩得越严峻。那阐明：空间与物体的运动形态有关！