相对论诞生之前
经典物理
- 伽利略的相对论：匀速直线运动和静止没有本质区别，速度都是相对的
- 开普勒，天体运动只需要太阳给行星一个吸引力
- 牛顿，不但太阳和地球有引力，所有有重量的东西之间都有引力
- 麦克斯韦统一电磁学
- 方程组，四个方程
- 变化的磁场能产生电场
- 变化的电场又能产生磁场
- 光是一种电磁波。因计算出电磁波速度和当时测试的光速一致
两朵乌云
- 迈克尔逊－莫雷实验与“以太”说破灭
- 以太学说，光是相对于谁的运动？ 相对于光源？实验观察表明和光源没有关系？ 相对于“某种”介质？是否存在这种介质？
- 1887，迈克尔逊-莫雷实验。 结果是地球上的光速在所有方向上都是一样的
- 黑体辐射与“紫外灾难”
物理学家的信念
- 物理学家的一个信念，“不特殊论”。 不管你的速度有多快，你的坐标系都不特殊。
狭义相对论
作者： 阿尔伯特·爱因斯坦（1879年3月14-1955年4月18）
推导基础
- 相对性原理：
一切匀速直线运动或者静止的坐标系下，物理定律都是一样的。 - 光速不变
从这两条基本假设出发，用数学推导出很多结果。即我们称为的相对论的效应，像时间膨胀和长度收缩。
思考模型
- 盒子实验。运动物体时间会变慢。
一些公式
时间
$ t = t0 * \sqrt{1 - v^2/c^2} $
- t0是物体静止时的时间流逝的快慢
- t是物体的运动时的时间流逝快慢
- v是物体速度
- c是光速。
由此可知速度越大，物体时间走得越慢，当物体以光速运动，物体的时间就不再流逝，从而时间停止。
质量
$$ m = \dfrac{m0} {\sqrt{1 - v^2/c^2}} $$
- m0是物体静止时的质量
- m是物体的运动时的质量
- v是物体速度
- c是光速。
由此可知速度越大，质量越大。我们可以根据牛顿第二定律F=ma，得出想要把物体加速到光速几乎是不可能的，因为其质量是变化的，所需施加的力非常大。
相对论被验证
- 原子钟等测试
- u子实验
相对论效应
时间膨胀：一个物体在高速运动的时候，它的时间会变慢。这个效应的产生，有人提出了双生子佯谬。
长度收缩：一个物体在高速运动的时候，它的长度会变短。
相对论的时空观
- 相对论里，时间和空间都是相对的。什么是现在，过去，将来？
- 事件的存在：事件是绝对的，发生了就是发生了，没发生就是没发生。
- 事件的先后：A开枪杀死B，那在相对论中，有可能B先死，而后A才开的枪吗？
- 因果律
- 光锥：在每个时间点上，看光最远能走多远，把这个范围画出来，形成上下两个圆锥形。这两个光锥代表了事件的影响力边界。
- 类时间隔、类光间隔、类空间隔
质能方程 $ E=mc^2 $
前面根据相对论的公式，运动的物体质量会变重。增加的质量和运动物体的动能之间有什么关系？来看爱因斯坦的洞见： $ m c^2 $ 代表一个物体的全部能量，哪怕它静止不动，它的质量本身，也有能量。
- 原子弹，质能方程的实证。不过原子弹并不是爱因斯坦发明的。
科学与人物
哲学家和物理学家
物理学不是坐在家里就能想出来的学问，物理学家靠的是数学，实验和观测。 科学是一个不断被证伪的过程，因为一套科学系统的产生首先必须逻辑自洽，又要满足逻辑与旧逻辑的他洽。
爱因斯坦
有时会想爱因斯坦这么厉害，后面还有很多各领域其它成就，为什么不是它发现或提出的？(比如宇宙大爆炸,黑洞等)直到看到他自己这段话时，才有所了解。瞬间景仰伟人的格局何等之大。
我想知道上帝是如何创造这个世界。对于这个或那个现象、这个或那个元素的谱，我不感兴趣。我想知道的是他的思想。其他都是细节问题。
爱因斯坦1905年的论文：
- 《关于光的产生和转变的一个启发性观点》–光电效应
- 能量不是连续变化的，而是一份一份，量子化的。==> 量子力学奠基？
- 《论运动物体的电动力学》–狭义相对论
- 《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》–使用狭义相对论推导出质能公式E=mc^2