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愛因斯坦的相對(duì)論分為狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。

伽利略相對(duì)論

說到相對(duì)論，誰都想到的是愛因斯坦。但是，我們熟知的伽利略也提出過經(jīng)典力學(xué)領(lǐng)域的相對(duì)論，我們叫它 - “伽利略相對(duì)論”或者“經(jīng)典相對(duì)論”。

假設(shè)，A站在公交車站等公交，B騎著共享單車以時(shí)速15km向東經(jīng)過車站。那么，根據(jù)伽利略相對(duì)論，B相對(duì)于A的速度是向東15km/h；同時(shí)，如果以B為參照系，A相對(duì)于B有一個(gè)向西的速度15km/h。

同時(shí)，地球也在不斷運(yùn)動(dòng)，太陽不斷運(yùn)動(dòng)，銀河系也在不斷運(yùn)動(dòng)。因此，沒有什么是永遠(yuǎn)處于絕對(duì)靜止或者絕對(duì)運(yùn)動(dòng)中的，事物只是相互運(yùn)動(dòng)。這就是“伽利略相對(duì)論”的基本思想。同時(shí)需要指出的是，在經(jīng)典力學(xué)的世界，時(shí)間和空間是絕對(duì)的。

伽利略相對(duì)論的相對(duì)性原理指出，無論誰從什么樣的角度去看待物理學(xué)，物理法則都不會(huì)發(fā)生變化，物理規(guī)律的形式不會(huì)變化，具體詳見“相對(duì)論前的熱身，伽利略變換，對(duì)！斜塔扔鐵球的那個(gè)伽利略”。

狹義相對(duì)論 - 時(shí)間膨脹

光速不變?cè)硎菒垡蛩固沟莫M義相對(duì)論的基本出發(fā)點(diǎn)。

狹義相對(duì)論指出，光在真空中的傳播速度都是一個(gè)恒定的常數(shù)，且不會(huì)隨光源或觀察者所在的參考系的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而改變。

通過聯(lián)立麥克斯韋方程組可以理論上推導(dǎo)出光速不變?cè)?。同時(shí)，邁克爾生-莫雷實(shí)驗(yàn)則以實(shí)驗(yàn)的形式驗(yàn)證了光速不變?cè)怼?/p>

我們想象一束光（上圖黃色球）在兩個(gè)鏡子之間反射。左邊的裝置為靜止不動(dòng)，系統(tǒng)內(nèi)站著小華。而另外一套裝置，以水平向右速度v運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)內(nèi)站著小夏。

根據(jù)光速不變?cè)恚捎谛∪A所處的裝置是靜止的，小華所觀察到的兩個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的光速是一樣的。但是在小華看來，小夏所處的系統(tǒng)內(nèi)的光移動(dòng)了更長(zhǎng)的距離，如下所示。

速度 = 距離/時(shí)間。 由于光速是不變的。那么在小華看來，小夏系統(tǒng)內(nèi)光移動(dòng)距離變長(zhǎng)。也就是說，當(dāng)小華看來，當(dāng)身邊的鐘走了一刻鐘的話，小夏系統(tǒng)內(nèi)的鐘還沒有走完一刻鐘，也就是說小夏系統(tǒng)內(nèi)的光還沒反射回地面。所以說，高速運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)內(nèi)的時(shí)間比靜止的系統(tǒng)慢。這也就是我們說的“時(shí)間膨脹”原理。

狹義相對(duì)論 - 長(zhǎng)度坍縮

速度 = 距離/時(shí)間

雖然，小夏系統(tǒng)內(nèi)的時(shí)間膨脹了。但是距離和時(shí)間不會(huì)增加完全相同的量。事實(shí)上，時(shí)間不是。為了維持光速不變，當(dāng)物體移動(dòng)接近光速時(shí)，不僅時(shí)間減慢，而且長(zhǎng)度也會(huì)收縮。也就是說，小夏和他系統(tǒng)內(nèi)的鏡子實(shí)際上比我們想象的要小。這樣，光線所經(jīng)過的距離比我們想象的要小。

廣義相對(duì)論

廣義相對(duì)論則將相對(duì)論從慣性系引入到了非慣性系。其中最重要的思想是物理定律在任何系統(tǒng)內(nèi)的等效原理。

比方說一個(gè)人在地球上的某個(gè)電梯里，電梯靜止，那么這個(gè)人收到地球引力且重力加速度為g=9.8 m/s^2。但是突然這個(gè)人感覺自身收到的引力變大了。那么，有可能是地球之量變大或者是電梯朝上加速運(yùn)動(dòng)，愛因斯坦認(rèn)為這兩種可能等效。這就是廣義相對(duì)論的等效原理。

光線彎曲

既然引力和加速的非慣性系等效，那么假設(shè)一個(gè)電梯向上加速運(yùn)動(dòng)，一束光線從A點(diǎn)射進(jìn)電梯，如果電梯靜止，A應(yīng)該直線運(yùn)動(dòng)到B。但是電梯加速上升，那么，光線則相對(duì)于電梯曲線運(yùn)動(dòng)到了B'。既然非慣性系與引力等效，所以光線在引力場(chǎng)內(nèi)也會(huì)彎曲。