不知你有没有想过，如果你以光的速度运动，将会看到一幅什么样的景象呢？爱因斯坦在16岁的时候开始思考这个问题，你将看不到光，只能看到在空间里不停振荡的电场和磁场，但电场和磁场却不产生电磁辐射，这种事可能发生吗？如果真发生了这样的事情，麦克斯韦的电磁学理论将彻底崩溃！而电磁学理论已被无数的实验所证实，显然爱因斯坦的追光实验不可能成功。但怎么解释呢？年轻的爱因斯坦认为人永远不可能追上光。可能当时的爱因斯坦可能并不知道这句话意味着什么，更不知道这句话将改变人类对自然的认识，但他坚信这句离经叛道的话是正确的。

前面讲了电磁理论和伽利略相对性原理的矛盾，以及洛仑兹等人的工作。以洛仑兹为代表的大部分科学家认为应该保留绝对时空观、以太论和电磁理论，放弃相对性原理，并在此基础上发表了各种理论。而爱因斯坦的思维却与众不同，他认为相对性原理和电磁理论是经过无数实验检验的，是正确的，而绝对时空观和以太论则只是猜想，没有实验证明，同时他认为伽利略相对性原理与伽利略速度变换公式并不是一体的，相对性原理更加基本。

于是，爱因斯坦提出了狭义相对论的两条基本原理：

相对性原理：任何物理规律，在不同的惯性参考系中，其表达形式都是相同的。

光速不变原理：在所有的参考系中，真空中的光速都是一个常数，不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变。

从这两条原理出发，爱因斯坦推导出两个不同惯性参考系之间坐标的变换关系，这个关系就是我们前面提到的洛仑兹变换，虽然这个变换式最早是由洛仑兹提出的，但他是不相信相对性原理的，他是为挽救以太而提出的这个变换式，所以他并不能算是相对论的创造者之一。

从这两条原理出发，可以推导出一系列结论，彻底改变人们传统的对时间和空间的理解，改变物理学的基础。正因如此，相对论在相当长的一段时间内不被人所接受，直到一些实验证明了高速运动物体的相对论效应！

这里还有两个很有意思的事情。一个是到底有没有以太，前面讲了，在19世纪末20世纪初的以太理论中，认为以太相对于绝对静止参考系静止。爱因斯坦的相对论否定了绝对静止参考系的存在，认为所有的惯性参考系都是一样的，但他并没有提到以太，也就是说他并没有否定以太的存在。尽管如此，但到目前为止，还没有任何实验证明以太存在，而且从理论上讲，光可以在真空中传播，并不需要以太的存在！也就是说，以太是否存在已经不重要了，对物理学的基础理论没有任何影响了。可怜的以太就这样逐渐淡出了人类的视野。

还有一个是真空中的光速到底是不是速度的上限，速度有没有上限呢？相对论并没有给出答案。还是回到光速不变原理，这条原理讲的是，在任何参考系中，真空中的光速都是一个常数，并没有将这个速度是一个极限速度，不可超越！我们所谓的速度极限，一方面从实验上来讲，我们从来没有观察到超过光速的速度，另一方面，理论上是受了洛仑兹变换的影响。从洛仑兹变换上看，如果某个物体的速度超过光速，它的位置坐标将是虚数，这个虚数意味着什么？我们不知道，也没办法在实验中观察。所以我们说这个虚数不能存在，于是光速成了速度的上限。也许有朝一日，我们理解了这个虚数，到那时，速度将没有上限。

注意一点：本文提到的两条原理是狭义相对性原理，在此基础上得到的理论是狭义相对论，后面所讲的一系列效应，也可以叫做狭义相对论效应，至于为什么叫“狭义”，后面会给出原因。

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