爱因斯坦为什么出名？
相对论是关于时空和引力的基础理论，主要由爱因斯坦创立，分为狭义相对论(狭义相对论)和广义相对论(广义相对论)。相对论的基本假设是光速不变原理、相对性原理和等效原理。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。奠定了经典物理学基础的经典力学不适合高速运动的物体和微观条件下的物体。相对论解决了高速运动的问题；量子力学解决的是微观亚原子条件下的问题。相对论极大地改变了宇宙和自然的常识概念，提出了同时相对论、四维时空、弯曲空间等新概念。
狭义相对论是一种只限于讨论惯性系的相对论。牛顿的时空观认为，空间是平坦的、各向同性的、各向同性的三维空间——绝对空间，时间是独立于空间的单一维度(因而是绝对的)，即绝对时空观。狭义相对论认为空间和时间不是相互独立的，而是一个统一的四维时空整体，不存在绝对的空间和时间。在狭义相对论中，整个时空仍然是平坦的、各向同性的、各向同性的，这是与“全球惯性系”相对应的理想情况。狭义相对论假设真空中光速不变，结合狭义相对论原理和上述时空性质可以推导出洛伦兹变换。
广义相对论是爱因斯坦在1915年发表的理论。爱因斯坦提出了“等效原理”，即引力和惯性力是等效的。这个原理是基于引力质量和惯性质量的等效性(目前通过实验确认在10之间？在12的精度范围内，引力质量和惯性质量仍然没有区别)。根据等效原理，爱因斯坦将狭义的相对性原理推广到广义的相对性原理，即物理定律的形式在所有参考系中都是不变的。物体的运动方程是参考系中的测地线方程。测地线方程与物体本身的固有性质无关，只取决于时间和空间的局部几何性质。而引力是时空局部几何性质的表现。物质质量的存在会造成时空的弯曲。在弯曲的时空里，物体仍然沿着最短的距离运动(也就是沿着测地线——在欧几里得空间里)。比如太阳引起的地球在弯曲时空中的测地线运动，实际上是绕着太阳转，产生引力效应。就像在地球的曲面上，如果做直线运动，实际上是绕着地球表面的大圆走。
反向相对论:相对论也受到很多人的批评，认为它是错误的，极大地阻碍了社会的发展。然而，这种观点并不被主流科学界所接受。
爱因斯坦和他的相对论
除了量子理论，爱因斯坦在1905年发表的一篇题为《论运动物体的电动力学》的文章引发了20世纪物理学的又一次革命。本文研究的是物体运动对光学现象的影响，这是当时经典物理学面临的又一难题。
19世纪中期，麦克斯韦建立了电磁场理论，预言了以光速c传播的电磁波的存在，到19世纪末，麦克斯韦的理论被实验完全证实。什么是电磁波？它的传播速度c给谁？当时流行的观点是整个宇宙充满了一种叫做“以太”的特殊物质，电磁波就是以太振动的传播。但是人们发现这是一个充满矛盾的理论。如果我们认为地球是在静止的以太中运动，那么根据速度叠加原理，光在地球上不同方向传播的速度一定是不同的，但是实验否定了这个结论。如果我们认为以太是被地球带走的，显然与一些天文观测不符。
1887年，迈克尔逊和莫雷利用光的干涉现象进行了非常精确的测量，但他们仍然没有发现地球相对于以太的任何运动。在这方面，H.A .洛伦兹提出了一个假设，所有在以太中运动的物体都应该沿着运动的方向收缩。由此，他证明了即使地球相对于以太运动，迈克尔逊也找不到。爱因斯坦从完全不同的思维方式研究这个问题。他指出，只要放弃牛顿的绝对空间和绝对时间的概念，一切困难都可以解决，根本不需要以太。
爱因斯坦提出了两个基本原理，作为讨论运动物体光学现象的基础。第一个叫做相对性原理。意思是说，如果坐标系K '相对于坐标系K匀速运动而不旋转，那么在任何相对于这两个坐标系所做的物理实验中，都无法区分哪个坐标系是K，哪个坐标系是K '。第二个原理叫做光速不变原理，意思是光速c(在真空中)是不变的，它不依赖于发光物体的移动速度。
从表面上看，光速不变似乎与相对性原理相冲突。因为根据经典机械速度合成定律，对于以相对匀速运动的K '和K两个坐标系，光速应该是不同的。爱因斯坦认为，如果要承认这两个原理并不冲突，就必须重新分析时间和空间的物理概念。
经典力学中的速度合成定律，其实取决于以下两个假设:1。两个事件之间的时间间隔与用来测量时间的时钟的运动状态无关；2.两点之间的空间距离与用来测量距离的尺子的运动状态无关。爱因斯坦发现，如果承认光速不变原理和相对论原理是相容的，那么这两个假设都必须抛弃。这时，一个时钟同时发生的事件对另一个时钟来说不一定是同时的，同时具有相对性。在有相对运动的两个坐标系中，测量两个特定点之间的距离所得到的值不再相等。距离也有相对性。
如果K坐标系中的一个事件可以由三个空间坐标X、Y、Z和一个时间坐标T确定，而K坐标系中的同一个事件由X’、Y’、Z’和T’确定，爱因斯坦发现X’、Y’、Z’和T’可以由一组方程求出。两个坐标系的相对速度和光速c是方程仅有的参数。这个方程最早是由洛伦兹导出的，所以叫洛伦兹变换。
利用洛伦兹变换，很容易证明钟会因为运动而变慢，尺子在运动时会比静止时短，速度之和满足一个新的定律。相对论原理也表述为一个明确的数学条件，即在洛仑兹变换下，带撇号的时空变量X’、Y’、Z’和T’将代替时空变量X、Y、Z和T，任何自然规律的表述仍将采取和以前一样的形式。人们所说的自然普遍规律对于洛伦兹变换是协变的。这对我们探索自然的普遍规律非常重要。
此外，在经典物理学中，时间是绝对的。它一直扮演着不同于三个空间坐标的独立角色。爱因斯坦的相对论涉及时间和空间。认为物理的真实世界是由各种事件组成的，每个事件由四个数字描述。这四个数字就是它的时空坐标T和X，Y，Z，构成了一个四维连续空间，通常称为闵可夫斯基四维空间。在相对论中，用四维的方式来审视物理的真实世界是很自然的。狭义相对论引起的另一个重要结果是关于质量和能量的关系。在爱因斯坦之前，物理学家一直认为质量和能量是完全不同的，是分别守恒的量。爱因斯坦发现，在相对论中，质量和能量是不可分的，两个守恒定律合二为一。他给出了一个著名的质能公式:e = mc2，其中c是光速。所以质量可以看作是它的能量的一种度量。计算表明微小的质量蕴含着巨大的能量。这个奇妙的公式为人类获得巨大的能量，制造原子弹氢弹，利用原子能发电奠定了理论基础。
大多数物理学家，包括相对论变换关系的创始人洛伦茨，都很难接受爱因斯坦引入的这些全新概念。旧的思维方式的障碍使得这个新的物理理论直到一代人以后才被物理学家所熟悉。甚至在1922年英国皇家瑞典学院科学奖授予爱因斯坦的时候，也只是说“因为他对理论物理的贡献，还因为他发现了光电效应定律。”对相对论只字不提。
爱因斯坦在1915年进一步建立了广义相对论。狭义上的相对性原理只限于匀速运动的两个坐标系，而广义相对性原理中取消了匀速运动的限制。他引入了一个等价原理，认为我们不可能区分引力效应和非匀速运动，即非匀速运动和引力是等价的。他进一步分析了光在经过一条线附近时会被引力弯曲的现象，认为引力这个概念本身完全没有必要。可以认为行星的质量使得其附近的空间是弯曲的，光线走的是最短的路径。基于这些讨论，爱因斯坦导出了一组方程，可以确定由于物质的存在而导致的弯曲空间几何。利用这个方程，爱因斯坦计算出了水星近日点的位移，与实验观测完全一致，解决了一个长期无法解释的难题，让爱因斯坦兴奋不已。他在给埃伦费斯特的信中写道...这个方程给出了近日点的正确值。你可以想象我有多开心！好几天，我高兴得都不知道该怎么办了。”
1915 165438+10月25日，爱因斯坦向柏林普鲁士科学院提交了一篇题为《万有引力方程》的论文，该论文对广义相对论进行了充分的论述。在这篇文章中，他不仅解释了天文观测中发现的水星轨道近日点运动之谜，还预言了星光经过太阳后会发生偏转，偏转角度相当于牛顿理论预测值的两倍。第一次世界大战推迟了这一数值的确定。1919年5月25日的日全食，为人们提供了战后第一次观测机会。英国人爱丁顿去了非洲西海岸的普林西比岛，做了这个观察。165438+10月6日，汤姆逊在英国皇家学会和英国皇家天文学会的联席会议上郑重宣布，是爱因斯坦而不是牛顿证明了这个结果。他称赞“这是人类思想史上最伟大的成就之一。”爱因斯坦发现的不是一个孤岛，而是一个全新的科学思想大陆。“《泰晤士报》以“科学中的革命”为题报道了这一重要新闻。这个消息传遍了全世界，爱因斯坦成了举世闻名的名人。广义相对论也被提升到了一个神话般的神圣地位。
此后，人们对广义相对论的实验检验表现出越来越大的兴趣。但是由于太阳系的引力场很弱，引力效应本身很小，广义相对论的理论结果与牛顿的引力理论偏离很小，使得观测非常困难。从20世纪70年代开始，由于射电天文学的进步，观测的距离已经远远超过了太阳系，观测的精度也大大提高。特别是在1974年9月，麻省理工学院的泰勒和他的学生惠斯勒用305米口径的大型射电望远镜进行观测，发现了脉冲双星，这是一颗中子星和它的伴星在引力作用下相互绕轨道运行，周期只有0.323天。它表面的引力比太阳表面的引力强10万倍，这使得它成为一个不可能在地球上甚至太阳系中检验引力理论的实验室。经过十几年的观察，他们得到了一个非常好的结果，符合广义相对论的预言。因为这一巨大贡献，泰勒和惠斯勒获得了1993诺贝尔物理学奖。
相对论
19世纪后期，由于光的波动理论的建立，科学家认为空间中充满了一种叫做“以太”的连续介质。就像空气中的声波一样，光和电磁信号是“以太”中的波。然而，与空间充满“以太”的想法相反的结果很快出现了:根据“以太”理论，光的传播速度相对于“以太”应该是一个恒定值，所以如果你与光传播方向一致，你测得的光速应该低于你在静止状态下测得的光速；相反，如果你的行进方向与光的传播方向相反，那么你测得的光速应该会高于你在静止状态下测得的光速。然而，一系列实验没有发现光速差异的证据。
在这些实验中，美国俄亥俄州克利夫兰的凯斯研究所(Case Institute)的Ahlport Michelson和Eddie Ward Murray在1887所做的测量是最精确和详细的。他们比较了两束直角光束的传播速度。因为绕着自转轴自转和绕着太阳公转，按照推理，地球应该是穿过“以太”的，所以上面这两束直角的光，应该是由于地球的运动而以不同的速度测量出来的。爱尔兰物理学家乔治·菲茨杰拉德和荷兰物理学家亨·卓克·洛伦兹首先认为相对于“以太”运动的物体的大小会在运动方向上缩小，但相对于“以太”运动的物体的大小会缩小。洛伦兹提出了著名的洛伦兹变换。至于“以太”，当时菲茨杰拉德和洛伦茨认为它是一种真实的物质。法国数学家庞加莱对此表示怀疑，并预言一种全新的力学将会出现。
马赫和休谟的哲学对爱因斯坦有很大的影响。马赫认为时空的度量与物质的运动有关。时空的概念是通过经验形成的。绝对的时间和空间无论是基于什么经验都是无法把握的。更具体地说，休谟说:空间和外延不过是充满空间的按一定顺序分布的可见物体。而时间总是通过可变化的对象的可感知的变化而被发现的。1905年，爱因斯坦指出，迈克尔逊和莫雷的实验实际上表明“以太”的整个概念是多余的，光速是恒定的。牛顿的绝对时空概念是错误的。没有绝对静止的参照物，时间的测量随着参照系的不同而不同。他基于光速不变和相对性原理提出了洛伦兹变换。创立了狭义相对论。
爱因斯坦去世后的几十年里，他的形象不断被抬高。他的书卖了几十年，他的话经常被流行文化引用。他的肖像被印在t恤和咖啡杯上，可以说有着广泛的商业用途。被视为圣人，他的形象从来不咄咄逼人。爱因斯坦的形象自始至终都是:一个温文尔雅的天才。他有天赋，也有慈善。成就与人格的完美结合，让很多人视爱因斯坦为圣人。但事实上，我们越关注爱因斯坦外在的高大形象，就越不能了解真实的爱因斯坦和他所做的一切。
由于坚持不懈的出版计划，终于形成了这位20世纪最伟大科学家的真实面目。这是爱因斯坦的全集。这套将出版爱因斯坦约14000份原始文献* * *全集共25卷，现已出版第八卷。完整的文集不仅收录了爱因斯坦所有的科学文献，供研究者们跟随这位科学家的思想历程，还公布了大量的书信往来，展现了他真实的个性。在其中，你可以深切感受到爱因斯坦的智慧和魅力，以及他令人尊敬的勇气和社会正义感。另一方面，选集也表明爱因斯坦远非圣人。他也很刻薄，叛逆，甚至有点放荡。
当你走进美国自然历史博物馆昏暗的展厅，听到英国著名作曲家霍尔斯特在1918年创作的《行星》时，极其不和谐又有些刺耳的音调似乎在提醒参观者，爱因斯坦的内心世界是如此的矛盾和不和谐。
关于爱因斯坦的超自然能力有许多传说。他姐姐说他的后脑勺又大又棱角分明。
之前有很多关于爱因斯坦超自然能力的传说。最典型的故事是，爱因斯坦小时候说的第一句话竟然是抱怨牛奶太烫。他震惊的父母问他为什么从来没有说过话。没想到，这个小天才回答道:“因为，之前的一切都没有错！”" )
据爱因斯坦的姐姐玛雅在一本未出版的自传中说，爱因斯坦的智力发展缓慢，很晚才开始说话。玛雅说:“爱因斯坦出生的时候，我妈妈看到他那巨大的棱角分明的脑袋时很害怕。”
“爱因斯坦的大脑确实不同于常人。海马体左侧的神经细胞明显比右侧的大，而且分布有规律”(加州大学扎伊德尔博士)
加州大学的Zaidel博士说，爱因斯坦的大脑与普通人的大脑“明显不同”。Zaidel研究了爱因斯坦的两片脑组织(生物实验中常用的一种研究方法)。这两个切片包含大脑海马体中的神经细胞，负责处理语言和想象。与普通人的10大脑切片相比，扎德尔博士发现爱因斯坦的大脑组织有显著的“优势”:爱因斯坦海马体左侧的神经细胞明显大于右侧，且分布有规律；然而，普通人的这个组织区域的神经细胞看起来很小，表现“非常不规则”
不过，扎伊德尔指出，爱因斯坦大脑组织的特征是“天生的还是后天发展的结果”，目前尚无定论。
“我没有什么特殊的天赋。我有的只是极其强烈的好奇心。”“我的智力发展很慢。直到我完全长大了，我才开始对时间和空间感到好奇。”(爱因斯坦)
那么，爱因斯坦是一个怎样的人，他是如何“看到”别人“看不到”的东西的？爱因斯坦把他的成功归因于他起步慢。他曾写道:“一个正常的成年人从来不会停止对时间和空间的思考。但是，我的智力发育很慢。直到我完全长大了，我才开始对时间和空间感到好奇。”
1915年，爱因斯坦曾对一位校友说:“一个人不应该追求那些容易得到的东西，让我们继续努力吧。”
哈佛大学物理学和科学史专家格里德·霍顿(Greed Horton)是爱因斯坦1955年去世后第一个被允许翻阅档案的学者。现年76岁的霍顿说，当他翻阅爱因斯坦的档案时，他完全被他独特的才华所折服。“爱因斯坦的思维方式不像教科书上说的那样。他先做实验，然后得出理论，最后检验结论。相反，他几乎完全通过思考来创造，并以他极其跳跃的思维来完成他的实验。爱因斯坦的智慧非凡。”
童年、青年和老年时期的爱因斯坦
相对论改变了世界。
爱因斯坦一生发表了大约300篇科学论文，但最重要的理论总结如下:
相对论
狭义相对论发表于1905年。这个理论指出，宇宙中唯一不变的是真空中的光速，其他一切——速度、长度、质量和经过的时间——都随着观察者的参照系(具体观察)而变化。
时空
在爱因斯坦发表相对论的两百年前，英国物理学家艾萨克·牛顿(1643~1727)提出时间和空间是绝对的，空间和时间是完全分离的。但在相对论数学中，时间和三维空间——长、宽、高——共同构成了四维空间框架，称为时空关联集。
斯拉文
爱因斯坦从他的狭义相对论中推导出方程e = mc2(其中e是能量，m是质量，c是光速不变)，他用这个方程解释了质量和能量是等价的。现在认为，质量和能量是同一种物质的不同形式，称为质量能量。例如，如果一个物体的能量减少了一定的量e，它的质量也减少了与MC2相等的量。但是，质量能否消失，只是以另一种形式释放出来，这种形式叫做辐射能。
相对论
1915年发表了广义相对论，解释了引力作用和加速度作用没有区别的原因。他还解释了引力是如何与时间和空间的曲率相关联的。利用数学，爱因斯坦指出一个物体弯曲了周围的空间和时间。当一个物体具有较大的相对质量(如恒星)时，这种曲率可以改变任何经过它的物体的路径，甚至是光。
虫孔
理论上来说，虫洞是一个黑洞，质量非常大，它弯曲时空并把它吸进自己体内，它的口通向宇宙中的另一个时空，也可能完全进入另一个空间。也许可以利用虫洞建造一台时间旅行机器，但许多科学家指出，这台机器不可能回到它被创造出来之前的时间。
他也是一个发明家。
我们常常把爱因斯坦想象成一个总是心不在焉的天才，他的灵魂经常被时空勾住。但其实爱因斯坦也是一个动手能力很强的发明家。他的父母经营一家发电厂，经常鼓励小爱因斯坦将来当工程师。
他曾经和别人合作发明了不需要拆卸的制冷系统，后来在第一次世界大战期间为德国空军设计了机翼..
爱因斯坦在瑞士伯尔尼的专利局做了7年的评估员。虽然他经常一边工作一边做白日梦(用大脑做实验)，但爱因斯坦在工作中还是相当称职的，并在1906得到了晋升。此外，他当时还拥有几项自己的专利，其中包括一个不需要拆卸的制冷系统，是他在20世纪20年代与他人合作发明的。一战期间，爱因斯坦为德国空军设计了一种机翼，并走上实验阶段。不幸的是，负责测试的飞行员向上级抱怨说，这架飞机在安装了爱因斯坦设计的机翼后看起来像一只“怀孕的鸭子”，最终计划流产。
他与美国联邦调查局秘密对抗。
尽管爱因斯坦在私人生活中冷漠，但他在公共场合表现出很强的社交能力，他甚至是一个天生的名人。爱因斯坦拍照的时候很上镜，声音很有磁性。在一部关于爱因斯坦的纪录片中，有这样一个场景:爱因斯坦被一群记者围住，冷静处理。有记者问他:“爱因斯坦教授，你做美国人开心吗？”爱因斯坦讽刺道，“既然你站在这里问我这个问题，我的回答就是‘当然，我感到非常荣幸’”。爱因斯坦的旅行日记1930，65438+2月，11更是直接嘲讽记者。“一群记者登上我们在长岛的船，问了我一些愚蠢的问题。当我用一些毫无价值的陈词滥调来回答他们时，他们像宝藏一样高兴地回来了。”
他在科学界和政界树敌很多。他支持犹太人在中东建立国家，但很早以前就警告过要注意当地阿拉伯人的利益。
虽然爱因斯坦的感情极其清晰，但最典型的体现还是他参与的社会政治事件。爱因斯坦孜孜不倦地帮助那些来自纳粹德国的难民逃到美国，他还致力于在耶路撒冷建立希伯来大学，作为犹太科学家的避难所。爱因斯坦支持犹太人在巴勒斯坦重建犹太王国，但同时他早在1955就警告说:“我们的建国政策最关键的部分是给予一直生活在中东的阿拉伯人平等的权利。”作为一个忠诚的社会主义者，爱因斯坦非常不信任资本主义。他认为建立“世界政府”是有效控制核武器发展的唯一途径，只有这样才能从根本上避免战争。
他是个激进分子。在德国，他被纳粹党列入黑名单。他逃到美国后，美国联邦调查局花了22年时间监视他，不仅诬陷他是间谍，还试图驱逐他。
爱因斯坦是人权运动最早的倡导者之一，这也是爱因斯坦作为激进分子最不为人知的一面。爱因斯坦不仅利用他的名声强烈反对私刑拷打，而且还参加了全国有色人种协进会(全美有色人种协进会)的工作。
因此，爱因斯坦反对当局的行为使他在科学界和政界树敌众多。他的名字早在1922就被写进了纳粹党的黑名单，德国多位享有盛誉的物理学家也公开将爱因斯坦的研究称为“犹太物理学”。这种愚蠢的攻击甚至在爱因斯坦和1933逃到美国普林斯顿大学后也没有停止。
逃亡美国后，其激进的行为也让美国联邦调查局感到非常不安，美国联邦调查局前主任胡佛与爱因斯坦之间爆发了一场持续20多年的“秘密战争”。在胡佛的指示下，美国联邦调查局收集了超过1800页关于爱因斯坦的文件，他们的目的是将爱因斯坦驱逐出美国。胡佛断定爱因斯坦实际上是一名派往柏林的俄罗斯间谍。然而这种荒谬的说法居然奏效了，爱因斯坦最终被挡在了曼哈顿的原子弹计划之外。这就是为什么爱因斯坦建议罗斯福开发核弹，但他从未参与这个项目。
"婚姻是披着文明外衣的奴隶制。"
毋庸讳言，爱因斯坦对女性的看法确实深受叔本华思想的影响。他从来不把爱情看得高于一切。离婚前有过外遇，第二次结婚后也有越轨行为。他认为婚姻本质上是愚蠢的，他也多次谈到自己不适合家庭生活的性格。
我有过两次屈辱的婚姻。爱因斯坦对爱情的热情是有节制的，他从不让它压倒他冷静的理智。
爱因斯坦的私生活经常受到批评。最让人津津乐道的是他的两段“不光彩的婚姻”和穿插其中的几段婚外情。一些作者甚至提出，他和终身未婚的女秘书杜卡斯之间存在不正当关系。
爱因斯坦在大学里遇到了他的第一任妻子米勒沃伊，但遭到了家人的强烈反对。直到Millevoye为爱因斯坦生下一个叫Liselle的女孩，他们才终于在1903结婚。然而，爱因斯坦从未见过他的私生女。此外，丽赛年纪轻轻就死了。
爱因斯坦在信中向米勒沃伊透露:“我的小宝贝，为什么不早点遇见你！”这种温柔是很短暂的。爱因斯坦知名度提高后，两个小儿子出生后，米勒沃伊开始出现精神分裂的症状，夫妻间的爱情很快就消失了，只剩下相互的嘲笑和欺骗。爱因斯坦在1913写信给他的表妹埃尔莎:“(米勒沃伊)是一个非常不友好的生物，毫无幽默感——只要她在，她就会想尽办法破坏别人的幸福生活。”埃尔莎当时已经成为爱因斯坦的情人，后来在1919年成为他的第二任妻子。
“我自己也不想嫁给他，但尽管他有很多缺点，我们还是喜欢他。”(哈拉普·艾西)
狭义相对论是基于四维时空观的理论，所以要理解相对论的内容，首先要对它的时空观有个大概的了解。数学中有各种多维空间，但到目前为止，我们所知道的物理世界只有四维，也就是三维空间加上一维时间。现代微观物理学中提到的高维空间是另外一个意思，只有数学意义，这里就不讨论了。
四维时空是构成现实世界的最低维度，而我们的世界恰好是四维的。至于高维真实空间，至少我们还无法感知。我在一个帖子里提到过一个例子。当一把尺子在三维空间(不包括时间)旋转时，其长度不变，但旋转时，其所有坐标值都发生变化，坐标是相关的。四维时空的意义在于，时间是第四维坐标，与空间坐标相关，也就是说，时空是一个统一的不可分割的整体，它们是一种“一变一变”的关系。
四维时空不仅限于此。根据质能关系，质能其实是一回事。质量(或能量)不是独立的，而是与运动状态有关。比如速度越大，质量越大。在四维时空中，质量(或能量)实际上是四维动量的第四个分量，动量是描述物质运动的量，所以质量与运动状态有关是很自然的。在四维时空中，动量和能量是统一的，称为能量动量的四个矢量。此外，四维速度、四维加速度、四维力和四维形式的电磁场方程都是在四维时空中定义的值得一提的是，四维形式的电磁场方程更加完善，它完全统一了电和磁，电场和磁场用一个统一的电磁场张量来描述。四维时空的物理规律比三维规律完善得多，这说明我们的世界确实是四维的。可以说，至少比牛顿力学完善多了。至少因为它的完美，我们不能怀疑。
在相对论中，时间和空间构成了不可分割的整体——四维时空，能量和动量也构成了不可分割的整体——四维动量。这说明自然界中一些看似不相关的量之间可能存在着很深的联系。以后我们讲广义相对论的时候，也会看到时空和能量动量四个矢量之间也有着深刻的联系。
3狭义相对论的基本原理
物质在相互作用中永远运动，没有不运动的物质，也没有不运动的物质。因为物质是在相互作用中运动的，所以需要在物质的关系中描述运动，不可能孤立地描述运动。换句话说，运动必须有一个参照物，这个参照物就是参照系。
伽利略曾经指出，一艘运动的船的运动与一艘静止的船的运动是分不开的，也就是当你在一个封闭的船舱里与外界完全隔绝的时候，即使你有最发达的