科学的狭义定义！！！

1632年，伽利略发表了他的代表作《托勒密与哥白尼的对话》。书中地震派的“Salviati”对上述问题做了透彻的回答。他说:“把你和几个朋友放在大船甲板下的主舱里，让你带几只苍蝇、蝴蝶等小飞虫，在舱里放一个大水碗，里面有一些鱼。”然后，挂一个水瓶，让水滴入下面的广口瓶。船和鱼向四面八方自由游动，水滴滴入下面的罐子里。当你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，你不必在一个方向比另一个方向用更多的力。你的脚一起跳，任何方向跳的距离都是一样的。当你仔细观察这些东西，然后让船以任意速度运动，只要运动均匀，不左右摇摆，你就会发现，上述现象一点都没变。你无法从这些现象中判断出这艘船是在移动还是静止不动。即使船移动得相当快，你也不可能跳到比船头更远的船尾。虽然当你跳到空中时，船底的运动方向与你跳的方向相反。当你向你的伙伴扔任何东西的时候，不管他是在船头还是在船尾，只要你站在对面，就不需要用更多的力。水滴会像以前一样滴到下面的罐子里，一滴也不会滴到船尾。虽然水滴在空中，但船已经行驶了很多柞(从大指尖到小指尖的长度，通常为九寸，是古代的长度单位)。鱼游到水碗前所用的力不大于游到水碗后所用的力；它们悠闲地游向放在水碗边缘任何地方的诱饵。最后，蝴蝶和苍蝇继续漫不经心地飞来飞去，它们永远不会把注意力集中在船尾，而不是因为它们可能在空中停留了很长时间，摆脱了船的运动，看起来很疲倦地追赶着船的运动。"

萨维阿提的大船讲述了一个极其重要的道理，那就是你无法从船上发生的任何现象判断出船是在运动还是静止。现在这个论文叫做伽利略的相对性原理。

用现代的语言来说，萨尔维亚蒂的大船就是所谓的惯性参考系。也就是说，以不同匀速运动而不左右摇摆的船舶，就是惯性参考系。在一个惯性系里能看到的各种现象，在另一个惯性系里一定能看到，没有任何区别。也就是说，所有的惯性参考系都是相等的，等价的。我们不可能判断哪个惯性参考系处于绝对静止，哪个处于绝对运动。

伽利略的相对论原理不仅从根本上否定了静止一方对地动学说的批判，而且否定了绝对空间的概念(至少在惯性运动的范围内)。因此，在经典力学向相对论的过渡中，经典力学的许多概念都要改变，但伽利略的相对论原理不仅不需要修改，而且成为狭义相对论的两个基本原理之一。

狭义相对论的两个原理1905，爱因斯坦发表了奠基性论文《论运动物体的电动力学》。关于狭义相对论的基本原理，他写道:“以下考虑是基于相对性原理和光速不变原理。我们规定这两项原则如下:

1.物理系统状态变化所遵循的规律，与用两个匀速运动的坐标系中的哪一个来描述这些状态的变化无关。

2.任何光在“静止”坐标系中都以一定的速度c运动，不管光是由静止的还是运动的物体发出的。"

第一个是性的原理，第二个是光速不变。整个狭义相对论就是基于这两个基本原理。

爱因斯坦的哲学是，自然应该是和谐简单的。事实上，他的理论通常有一个显著的特点:简单而深奥。狭义相对论就是一个具有这种特征的系统。狭义相对论的两个基本原理看似不难接受的“简单事实”，但它们的推论从根本上改变了牛顿以来的物理学基础。

我们将在后面开始这个推论。

爱因斯坦的狭义相对论

相对论是20世纪物理学史上最重要的成就之一，它包括狭义相对论和广义相对论两部分。狭义相对论改变了自牛顿以来形成的时空观，促进了时间和空间的统一性和相对性，建立了新的时空观。广义相对论把相对论原理推广到非惯性参照系和弯曲空间，从而建立了新的引力理论。爱因斯坦在相对论的建立中起了主要作用。

爱因斯坦是德裔美国物理学家。1914年，德国威廉皇帝物理研究所所长，普鲁士科学院院士。1933年因受纳粹政权迫害移居美国，任普林斯顿高等研究所所长。1905，他26岁时，法国科学杂志《物理学年鉴》发表了他的论文《论运动物体的电动力学》，这是第一篇关于相对论的论文。它相当全面地讨论了狭义相对论，解决了许多物理学家从19世纪中期就未能解决的关于电动力学和力学与电动力学结合的问题。

提到狭义相对论，很多人马上会想到钟表走得慢，尺子变短的现象。很多科幻作品都以此为题材，描写一个人坐火箭在太空飞行回来，发现自己还年轻，孙子已经成了老人。事实上，时钟的慢动和尺子的缩短只是狭义相对论的几个结论之一。意思是当物体高速运动时，运动物体上的时钟变慢，尺子变短。钟走得慢，尺变短的现象，是时空随物质运动而变化的结果。狭义相对论的另一个结论是，质量随着运动速度的增加而增加。实验中发现，高速运动的电子质量大于静止的电子。

狭义相对论最重要的结论是质量守恒失去了独立性。它与能量守恒原理融为一体，质量和能量可以相互转化。如果物质质量为m，光速为c，包含的能量为E，则E = MC ^ 2。这个公式只是说明质量为m的物体所包含的全部能量并不意味着可以释放，核反应中消失的质量按照这个公式转化为能量释放。根据这个公式，1克的质量相当于9 * 103焦耳的能量。这个质能转换和守恒原理是原子能利用的理论基础。

在伟大的狭义相对论中，虽然存在着用牛顿力学的观点完全无法理解的结论:时空随物质运动而变化，质量随运动而变化，质量和能量相互转化，但狭义相对论并没有完全脱离牛顿力学。当运动速度远低于光速时，狭义相对论的结论就不会与牛顿力学不同。

几十年的历史发展证明，狭义相对论极大地推动了科学进程，成为现代物理学的基础理论之一。

1922，12年2月4日，爱因斯坦做了一场题为“我是如何建立相对论的？在他的演讲中，他解释了他的相对论思想的产生和发展。他说:“要说我是如何建立相对论概念的，并不容易。我的思想受到了那么多神秘复杂的东西的启发，在人生幸福观发展的不同阶段，每一种思想的影响都是不同的...17年前我第一次提出发展相对论的想法。我不确定这个想法是从哪里来的，但我确定它包含在运动物体的光学特性中。光穿过海洋，地球在以太中运动，换句话说，以太是相对于地球而言的。我试图在物理文献中找到明显的以太流的实验证据，但是蓝天没有成功。后来我亲自证明了以太相对于地球的运动，或者说地球的运动。我最初思考这个问题的时候，并没有怀疑以太的存在，也没有怀疑地球穿过以太的运动。“于是，他设想了一个使用两个热电偶的实验:设置一些反射器，使单个光源发出的光向两个不同的方向反射，一个方向平行于地球运动的方向并与之同向，另一个方向相反。如果你想象两个反射光束之间的能量差，你可以测量两个热电偶产生的热量差。虽然这个实验的想法和迈克尔逊的实验很像，但是他没有得到结果。

爱因斯坦说:他第一次考虑这个问题，是在学生时代。当时他已经知道了迈克尔逊实验的奇妙结果，他很快得出结论:如果他相信迈克尔逊的零结果，那么关于地球相对于以太运动的想法就是错误的。他说:“这是引导我走向狭义相对论的第一条路。从那以后，我开始相信，虽然地球是绕着太阳转的，但是地球的运动不可能通过任何光学实验探测到太阳的旋转，而地球的运动是无法通过任何光学实验探测到的。”

爱因斯坦有机会读到洛伦茨在1895年发表的论文。他讨论并圆满解决了u/c的高阶项(U是运动物体的速度，C是光速)。然后爱因斯坦试图假设洛伦兹电子方程在真空参照系中成立，在运动物体的参照系中也应该成立，以此来做一个自由灵魂实验的讲座。当时爱因斯坦坚信麦克斯韦-洛伦兹电动力学方程是正确的。此外，假设这些议程在运动物体的参照系中是有效的，导致了光速不变的概念。但是，这与经典求和中的速度相加原理相违背。

为什么这两个概念互相矛盾。为了解释洛伦兹的理论，爱因斯坦花了将近一年的时间试图修改它。一个偶然的机会。在一个朋友的帮助下，他解决了这个问题。爱因斯坦去问他，讲了这个难题的方方面面。突然，爱因斯坦找到了解决所有困难的方法。他说:“我在五周内完成了狭义相对论原理。”

爱因斯坦的理论否定了以太的概念，肯定了电磁场是一种独立的、特殊的物质存在形式，并对空间和时间的概念进行了深入分析，从而建立了一种新的时空关系。他的1905论文是世界公认的第一篇关于相对论的论文，是第一个真正的相对论物理学家。