著名物理學(xué)家愛因斯坦在1905年創(chuàng)建了狹義相對論窑邦，說起狹義相對論，肯定大家腦海中的第一印象就是深?yuàn)W壕探、難懂冈钦，要是提起狹義相對論的推導(dǎo)過程，那肯定又是一群密密麻麻的數(shù)學(xué)公式李请，的確瞧筛，任何的物理理論都需要使用數(shù)學(xué)的方式去表達(dá)，但作為狹義相對論的創(chuàng)建者愛因斯坦來說导盅，支撐整個(gè)狹義相對論體系的兩大基礎(chǔ)卻并非是通過公式推導(dǎo)的较幌，而是愛因斯坦通過自己的愛好得出的，愛因斯坦最早面試專利員的時(shí)候簡歷上寫了兩個(gè)愛好：愛因斯坦的老婆愛拉小提琴白翻，而愛因斯坦喜歡思想實(shí)驗(yàn)乍炉，所以愛因斯坦的愛好是拉小提琴和思想實(shí)驗(yàn)，今天筆者就通過思想實(shí)驗(yàn)的角度滤馍，與大家通俗的講解一下狹義相對論的兩大基礎(chǔ)之一：狹義相對論性原理岛琼。

狹義相對論的先導(dǎo)伽利略相對論性原理

狹義相對論性原理在相對論中算是一個(gè)比較好理解的原理，而且這個(gè)原理也并非愛因斯坦首次提出的巢株，早在幾百年前槐瑞，偉大的意大利數(shù)學(xué)家伽利略就提出了與其類似的伽利略相對論性原理，別看狹義相對論性原理與伽利略相對論性原理都有一個(gè)相對纯续，但性質(zhì)卻是完全不同的随珠，伽利略認(rèn)為：在任何慣性系中，力學(xué)規(guī)律保持不變猬错，物體在參考系中不受力會保持靜止或者勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)窗看，這個(gè)參考系就是慣性系，當(dāng)我們在慣性系中做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候倦炒，舉個(gè)例子：我們正在乘坐一輛保持勻速直線運(yùn)動(dòng)的火車上显沈，如果我們不看窗外，我們是無法判斷這輛火車是靜止還是運(yùn)動(dòng)逢唤，既然從人的主觀上無法判斷火車的狀態(tài)拉讯，那我們可以選擇一個(gè)小實(shí)驗(yàn)：例如小球自由落體實(shí)驗(yàn)，如果這輛車處于加速運(yùn)動(dòng)鳖藕，那么我們就可以通過小球下落方向的改變魔慷，輕而易舉的判斷火車的狀態(tài)，但因?yàn)檫@輛火車處于勻速直線運(yùn)動(dòng)著恩，即不受力院尔，所以我們也無法從小球的落體運(yùn)動(dòng)中判斷火車是靜止還是運(yùn)動(dòng)蜻展，因?yàn)樵谌魏螒T性系中，力學(xué)規(guī)律保持不變邀摆，這就是著名的伽利略相對論性原理纵顾，后來伽利略還提出了伽利略變換，這是一種針對于慣性系的坐標(biāo)變化方法栋盹。

經(jīng)典力學(xué)與電磁學(xué)的矛盾

而愛因斯坦卻對這件事情產(chǎn)生了不同的看法施逾，因?yàn)樵谫だ缘臅r(shí)代，物理學(xué)的研究范圍僅僅局限于力學(xué)例获，而在愛因斯坦的時(shí)代汉额，熱力學(xué)、電磁學(xué)等其他物理學(xué)分支都已經(jīng)誕生了躏敢，而且光學(xué)闷愤、電磁學(xué)與傳統(tǒng)的伽利略相對論性原理產(chǎn)生了激烈的矛盾，伽利略相對論性原理無法解釋高速運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)件余，基于這些問題讥脐，愛因斯坦提出了這樣的思考：難道在慣性系中，僅僅是力學(xué)規(guī)律不變嗎啼器？

伽利略相對論性原理之所以對電磁學(xué)產(chǎn)生了矛盾旬渠，是因?yàn)橘だ韵鄬φ撔栽硎腔诮^對時(shí)空建立的，即時(shí)間端壳、空間與參考系的運(yùn)動(dòng)與選擇無關(guān)告丢，時(shí)間與空間永遠(yuǎn)是絕對的、固定的损谦，這種伽利略相對論性原理只能解釋物體在低速運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)變換岖免，但對于高速運(yùn)動(dòng)及電磁過程則都不成立。

狹義相對論原理的基礎(chǔ)：洛倫茲變換

1904年照捡，荷蘭物理學(xué)家洛倫茲發(fā)現(xiàn)了伽利略變換與電磁方程不能相融的問題颅湘，這意味著兩者不能同時(shí)正確，但兩者看上去又都是天經(jīng)地義的栗精，于是洛倫茲忍痛割愛闯参，拋棄了伽利略變換，憑借著自己天才般的數(shù)學(xué)天賦悲立，強(qiáng)行的建立了一個(gè)變換式鹿寨，即洛倫茲變換，洛倫茲變換中提到了時(shí)間薪夕、空間與速度的關(guān)系脚草，但是作為經(jīng)典力學(xué)絕對時(shí)空的捍衛(wèi)者，洛倫茲選擇將時(shí)間原献、空間玩讳、速度間的關(guān)系看成一種數(shù)學(xué)的輔助手段涩蜘，聲稱其并不具有物理意義嚼贡。

狹義相對論性原理誕生

愛因斯坦認(rèn)為上帝一直是一個(gè)喜歡簡單的老頭子熏纯，上帝喜歡將復(fù)雜的問題簡單化，討厭將簡單的問題復(fù)雜化粤策，于是愛因斯坦提出了這樣一個(gè)假設(shè)：在任何慣性系中樟澜，所有的物理規(guī)律保持不變，所以愛因斯坦利用洛倫茲變換將時(shí)間與空間這兩個(gè)因素也加入了坐標(biāo)變換之中叮盘，構(gòu)建了四維時(shí)空秩贰，并且成功的解決了經(jīng)典力學(xué)與電磁學(xué)不能相融的問題，現(xiàn)在將情景轉(zhuǎn)回到那輛均速直線的火車中柔吼，我們使用小球自由落體實(shí)驗(yàn)不能判斷火車的狀態(tài)毒费，那么我們進(jìn)行電磁實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)就能判斷火車的狀態(tài)了嗎愈魏？顯然也是不能的觅玻，因?yàn)樯系鄣钠降鹊模趹T性系中誰也逃不出這個(gè)規(guī)則培漏，所以說在任何慣性系中溪厘，所有的物理規(guī)律保持不變才是正確的，這個(gè)原理也成為了狹義相對論的兩大基礎(chǔ)之一牌柄，狹義相對論性原理在數(shù)學(xué)上表達(dá)就是洛倫茲變換群畸悬，后來愛因斯坦根據(jù)這個(gè)原理推導(dǎo)出了時(shí)間膨脹、尺縮效應(yīng)等等理論珊佣。