什么是相对论？
19世纪的最后一天，欧洲著名的科学家欢聚一堂。会上英国著名物理学家威廉.汤姆生（即开尔文男爵）发表了新年祝词。他在回顾物理学所取得的伟大成就时说，物理大厦已经落成，以后的研究只是一些修饰工作。然而他在展望20世纪物理学前景时说：“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了，第一朵乌云出现在光的波动理论上，第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上”。
而爱因斯坦提出狭义相对论就是为了消灭物理大厦的第一朵乌云。19 世纪流行着一种“以太”学说，当时认为光的传播介质是“以太”。由此产生了一个新的问题：地球以每秒30公里的速度绕太阳运动，就必须会遇到每秒30公里的“以太风”迎面吹来，同时，它也必须对光的传播产生影响。这个问题的产生，引起人们去探讨“以太风”存在与否。1887年，迈克耳逊（1852－1931）与美国化学家、物理学家莫雷（1838－1923）合作，在克利夫兰进行了一个著名的实验：“迈克耳逊－莫雷实验”，即“以太漂移”实验。然而实验结果证明，不论地球运动的方向同光的射向一致或相反，测出的光速都相同，在地球同设想的“以太”之间没有相对运动。
因为迈克耳逊－莫雷实验结果彻底否定了“以太”存在，从而导致建立在绝对时空观的基础上牛顿经典力学和经典运动学受到了冲击，就在物理学大厦倾倒之际，一个伟大的科学家阿尔伯特·爱因斯坦闪亮登场，挽狂澜于既倒，扶大厦之将倾！
阿尔伯特·爱因斯坦于1905年的论文《论动体的电动力学》中提出两个基本公设上：
1、光速不变原理：真空中的光速在任何参考系下是恒定不变的。
2、狭义协变性原理：一切的惯性参考系都是平权的，即物理规律的形式在任何的惯性参考系中是相同的。
爱因斯坦不仅以此两个公设消灭物理大厦的第一朵乌云，，并以这两个公设完美的介绍了“水星进动”的现象，从此爱因斯坦一发不可收拾，在此公设基础之上推出了：时间会膨胀、空间会收缩、质量与能量可以互相转化等一系列匪夷所思的结论，最可怕的实验证明爱因斯坦是对的！
洛伦兹是坚决反对爱因斯坦的时空观，他常参加一些反对爱因斯坦理论的辩论，在辩论中为了称呼方便，他把爱因斯坦的理论，称为相对论。爱因斯坦起初也是非常反感把他的理论称之为“相对论”，但爱因斯坦的理论主题思想是相对的、其主要论述以及主要推论都是相对的，所以称之为相对论是十分确切的，最终大家都接受了“相对论”这个名称。
你认为爱因斯坦就此罢休了，没有！开挂的人生才刚刚开始，爱因斯坦根本没有满足他的理论只在惯性系中成立，所以在爱因斯坦坚持不懈的努力，终于发现了等效性原理：重力场与以适当加速度运动的参考系是等价的。
爱因斯坦在等效性原理的基础上提出了广义相对论，并给出了爱因斯坦引力方程：
首先说狭义相对论:狭义相对论(the Specia of relatively)作为当代21世纪的五大物理基石之一，它基于“所有的参考系在物理体系中都完全等效”这个事实(all inertial frames of reference are completely equivalent)
爱因斯坦(Einstein)于1905年发表了题为 《论动体的电动力学》一文中提出的区别于牛顿时空观的时空理论
对于力学(mechanics)和那些电磁学(electromagneti***)，当两个不同的参考系相对运动时，在特定情形下距离和时间间隔的测量就需要修正(modified)，而相对论正好可以满足这一点。
修正后的运动学(kinematic)导致了新的动力学概论(The necessitate generalization of dynamics )的形成。
狭义相对论比牛顿力学(Newton's laws)更具有普遍性(generality)。
牛顿力学只是狭义相对论下的近似，它在我们日常生活中运用广泛，依然保持着活力，因为它简单可以处理比光速低很多的运动问题。
相对论通常包含爱因斯坦的两个相互关联的理论：狭义相对论和广义相对论。狭义相对论适用于基本粒子及其相互作用，描述除重力之外的所有物理现象。广义相对论解释了万有引力定律及其与其他自然力量的关系。它适用于宇宙学和天体物理学领域，包括天文学。
这个理论在20世纪改变了理论物理学和天文学，取代了由艾萨克·牛顿（Isaac Newton）主要创造的有200年历史的力学理论它引入了包括时空在内的概念，它是空间和时间的统一体，同时性的相对性，运动学和引力时间膨胀，长度收缩。在物理学领域，相对论提高了基本粒子的科学及其基本的相互作用，并且带动了核时代。相对论中，宇宙学和天体物理学预测了中子星，黑洞和引力波等奇异的的天文现象。
相对论效应不仅仅是理论上游戏，而是关乎重要的实际工程问题。 基于卫星的测量需要考虑到相对论效应，因为每颗卫星相对于地球上的用户都在运动，因此在相对论的基础上是一个不同的参照系。 全球定位系统，如GPS，北斗导航卫星，必须考虑到所有的相对论效应，例如地球引力场的后果，以便精确地工作。 在时间的高精度测量中也是如此。如果忽略了相对论的考虑，从电子显微镜到粒子加速器的仪器将不起作用。
其实要三言两语解释清楚相对论到底是什么，是不可能的。因为要真正理解相对论，严格的数学推导是绝对少不了的。建议感兴趣的朋友踏实一点，买本教材回来好好理解研究。
广义相对论 所有参考系等价 广义相对论 物质的存在改变物理时空的平直性质，空间、时间是弯曲的，时空的弯曲程度反映了引力作用的强弱
广义相对论最简短解释 “质量导致时空弯曲，而弯曲的时空又决定物质的运动”
施郁
（复旦大学物理学系教授）
爱因斯坦创立的相对论是关于时间和空间的基本理论，也就是关于时空观的基本理论。 它由狭义相对论和广义相对论两部分。
狭义相对论首先将伽利略的相对性原理推广。伽利略告诉我们，力学定律应该在相互作匀速直线运动的不同的惯性参照系中都一样。这里的惯性参照系是指这样的参照系，在它看来，物体不受外力时，将保持静止或匀速直线运动。狭义相对论将这个相对性原理推广到所有的物理定律爱因斯坦当时是指电磁学定律）。
狭义相对论另一个基本***定是光速对于不同的惯性参照系都是一样的。这个基本***定是被实验证实的。 由此出发，就会发现，对于不同的惯性参照系，时间就不一样了。特别是，在一个惯性系看来是同时发生的事情，在另一个惯性系看来就不是同时的了。 然后还有时间膨胀的现象。就是说， 在一个惯性系上同一个位置发生的两个事情的时间间隔，在另一个惯性系看来更长。还有长度缩短的现象。就是说，在一个关系参照系测量一个运动的物体的长度，要比它的固有长度（也就是在它静止时去测量的结果）短。在不同惯性参照系中关于同一个***的时间和空间坐标，可以通过洛伦兹变换联系起来。因为光速的特殊性，它出现在洛伦兹变换中。
