这里，我不用严谨的描述和数学推导为方法手段，而仅仅以通俗易懂的文字描述来表达相对论的概念和结论。所以在我写的这篇东西中，会以大量仅仅具有代表性的例子或者理想试验来代替严格的数学推导，也必然存在许多漏洞。大家只要理解了证明的思路就行，不必强求严谨性。然后也欢迎大家就这些漏洞上提出问题。
在相对论出现之前，人们普遍信仰绝对时空观。什么是绝对时空观？有人会疑惑，伽利略不是已经提出了相对性原理了吗？怎么还是绝对时空观？让我们来看看伽利略的说法吧。
伽利略举了一个理想实验。理想实验指的是把现实中无法被忽略不计的一些干扰和物理背景，统统忽略掉，这样一来，就无法进行现实的实验，而只能在头脑中根据逻辑所建立的一个理想的实验，称为理想实验。伽利略说：在一艘平稳运行在大海中的客轮上，乘客如果处在封闭的客房内，那么他就根本无法根据力学实验来判断出客轮到底是处于行驶状态，还是处于抛锚停止状态。比如，他向上抛硬币，硬币的运动轨迹，与他在陆地上上抛硬币的轨迹是一模一样的；鱼缸里的金鱼，也没有任何异样；他此时进行跳远测验，也不会比陆地上的成绩更好或者更坏。
这个理想实验所揭示的，是一个很重要的力学原理：力学规律的形式在所有惯性系内是完全相同的。也可以这么说：无法通过检验力学规律的形式，来区分任何惯性系之间的差别。这两种说法是完全等效的，也就是说，可以根据逻辑互相推理出来。
这个力学原理被称为“力学的相对性原理”。这是一个如此重要的原理，狭义相对论的精髓就是这个原理的扩展。没有能够很好理解的朋友们请务必彻底理解这个力学原理。可以以牛顿定律这个力学规律的形式来加深理解它：一切惯性系中，牛顿定律的形式是完全相同的。有兴趣的朋友可以自行证明，高中物理就行。
力学的相对性原理，后来被爱因斯坦扩展为相对性原理，去掉了“力学的”这几个字。他扩展成这样：一切惯性系中，任何物理规律的形式都是完全相同的。这里，“力学规律”替换为“任何物理规律”，后者包括前者，还包括不是前者的其他物理规律，这就是狭义相对论与经典牛顿力学的本质区别。
咱们后面还要回到这个本质的扩展。同时提前说一下：广义相对论与狭义相对论的本质区别之一，也在于这个相对性原理。可见这个相对性原理是如此的重要。或许未来新的物理学的突破，也在于对相对性原理的理解的加深呢。
现在咱们看看当时物理学的另一条支路的情形吧。
我们知道，是麦克斯韦建立了电磁学，给出了举世闻名的电磁学方程组，甚至被称为麦克斯韦方程组。这个方程组有4个方程，用于描述电、磁、电磁的综合规律。其中预言了电磁波，并给出了电磁波的波动方程。同时这个方程组还说，电磁波的传播根本不需要媒质，因为电磁波是电场和磁场的相互激励而产生的。不过到后来，人们还是认为传播电磁波，必须有一个媒质，他们将这个电磁波的媒质取名为“以太”。
在这个电磁波的波动方程中，有一个“常量”，是电磁波的传播速度c。c等于1/根号（真空磁导率*真空介电常数）。而真空磁导率，与真空介电常数，都是与参考系无关的。也就是说，无论你选择哪个惯性系，这两个数值都是同一对数值。这，与经典的力学是彻底冲突的。我们来看看这个冲突。
当时力学的相对性原理是被广泛承认的。为了使得牛顿力学满足该相对性原理，必须使得在这个惯性系中的某速度值，在另一个惯性系中的数值满足如下条件：v2=v1+u。v1、v2是某速度值在惯性系1、惯性系2中的数值，u是俩惯性系之间的相对速度值。如果各位作了上面的证明的话，就很容易证明这点。可是这对电磁波传播速度（光速）却行不通！麦克斯韦方程组说，光速是一个不依赖于惯性系的常数；而力学的相对性原理则说，一切速度必然依赖于惯性系的选择。
如此尖锐的冲突，使得当时的物理学家们认为，必须在两者之间保留一个，而修改另一个。物理学家罗伦兹为了解决这个冲突，引入了复杂的电子学说，认为光媒质以太对相对其运动的物质具有压力，使得该物体在其运动方向的尺度有所压缩，并给出了具体的压缩公式。当然，罗轮子的说法是完全错误的。之所以提到这个物理学家，是因为他给出的压缩公式却是正确的，并以“罗伦兹变换”作为名字，而不是“爱因斯坦变换”。


许多物理学家都认为应该修改电磁方程组，而保留力学的相对性原理，因为后者实在太“美”了，物理哲学认为，真理是美丽的。爱因斯坦却说，电磁学不需要修改，只要修改力学的相对性原理就行了。修改后的相对性原理就如上面所述的，把“力学”修改为“任何物理学”。任何物理学，包括力学，当然也包括电磁学。所以，爱因斯坦实际上是扩展了相对性原理。扩展了的相对性原理被称为“狭义相对论相对性原理”。
爱因斯坦这么一修改，电磁学，和相对性原理就不存在冲突了。我们看看为什么会不存在冲突了吧。根据扩展了的相对性原理，一切惯性系中的电磁学规律，都应该保持相同的形式。这也正是符合麦克斯韦方程组的。换一种说法或许更容易理解：我们无法通过电磁学实验，来区分不同的惯性系。看，这个说法直接给出了狭义相对论的另一个基础：光速不变原理。我们在不同惯性系中所测量出的光速，都具有相同的数值。所以我们才无法区分不同的惯性系，否则我们可以通过测量光速数值来判断我们处于哪个惯性系了。
爱因斯坦早在正式提出狭义相对论的时候就想通了这点，他想不通的是：为啥会这样？为啥光具有如此奇怪的特征？最后，爱因斯坦的灵感出现了。他开始怀疑“时间”这个概念。爱因斯坦后来有一次戏说，说他从小开智慢，比其他孩子更晚看得懂钟表，所以他花了更多的时间去思考钟表和时间。是不是如此我们不必追究，我们需要知道的是，当时只有他才能如此大胆地修改经典力学。他既修改了力学的相对性原理，又开始修改力学的时间概念。
伟大的牛顿认为，时间就如永不变速的河流一样，绝对地流动着。任何物理实在都无法改变时间的流逝速率。这个定义给出了一个绝对的时间刻度标准，我们可以通过任何周期运动来记录时间，比如钟表，比如地球绕着太阳公转等等。
爱因斯坦说，任何物理实在都无法影响的东西，都是无法理解的东西，应该被抛弃出物理学殿堂的。他想了一个如下的理想实验：
情形1 情形2
ＡＢ Ａ v Ｂ
●● ● ―→ ● －－
｜↑ ＼ ／ ↑
｜｜ ＼ ／ ｜L
｜｜ ＼ ／ ｜
↓｜ ＼ ／ ↓
□ □ －－
镜子 镜子
一个人左手持手电筒，右手持光子接受器。他向正面的镜子打开手电后立刻熄灭，记录下光子从离开手电筒，经过镜面的反射，最后到达接受器的时间t。然后他根据L和t计算光速，为c。另一种情形有所不同。我看到这个人以速度v相对我运动。也就是说我看到这个人连同这面镜子一起以速度v向右运动。他还是做上述的测量，光束离开手电筒后，最终还是回到接受器上。我记录下的时间为t'，他测量出来的光速是c'，当然，c'=c。而我们却认为，光束经过的路径有所增加了，是√(vt'/2)^2+L^2。
这样一来，光束经过的途径距离增加了，结果是光速没有改变，于是必然是：我认为光束经历的时间t'也增多了！也即t'>t。这，就是时间膨胀效应。
注意，上述例子并不是严格的证明，只用于帮助理解时间膨胀如何得来的而已。举一个例子。一个人抽完一支烟，他自己纪录的时间是5分钟，而另一个相对于他运动的观察者所记录的时间却是6分钟！不同的相对速度，记录下的时间是不同的，不过都是大于5分钟的。
时间是什么？时间就是一个物理过程在两个物理状态所处的两个时刻的间隔。不同惯性运动状态的观察者，对同一物理事件的描述，都是等效的，这是相对性原理的另一个说法，或者第四个说法是：所有惯性运动的观察者之间，都是平等的，没有哪个是更优越的特例。既然如此，那么相对于抽烟者运动的观察者，所记录下来的时间间隔，也是“真实”的，不会比抽烟者本身记录下来的时间间隔数值“更缺乏公正性”。也就是说，他们俩者所记录的时间间隔，没有哪个“更正确”，而都是正确的。


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