20世纪初，一位年轻的瑞士专利局工作人员阿尔伯特爱因斯坦发表了相对论，永远改变了物理学和天文学的面貌。
阿尔伯特爱因斯坦(AlbertEinstein)在1921年维也纳演讲中这样说道阿尔伯特爱因斯坦（1879-1955）是德国出生的理论物理学家和科学哲学家。他发展了广义相对论和量子力学，这是现代物理学的两大支柱之一。他在流行文化中以其质能等价公式而闻名，该公式被称为“世界上最著名的方程”。1921年，他因“对理论物理学的贡献，特别是光电效应定律的发现”而获得诺贝尔物理学。后者是量子理论建立的核心。
相对论也许是科学史上最成功的发展，无论是在与实验结果的一致性还是在预测新现象的能力方面。只有量子力学才能与这一成功相媲美。爱因斯坦的理论立即解释了当时物理学和天文学的重大题，随后解释了90年前甚至没有暗示过的新发展，包括黑洞的存在和宇宙学的最新观测。
然而，接受相对论需要放弃以前几乎所有关于宇宙的概念和所谓的“常识”。对于生活在地上的人类来说，空间和时间似乎是宇宙中各种事件发生的恒定背景。真空吸尘器可以收缩、膨胀或弯曲，具体取决于它们与大型物体的距离以及时间流逝的速度。空间和时间可能会根据测量者的不同而发生变化。时钟相对于您移动得越快，指针就会变得越小，走得越慢。
应用相对论
要研究物体a或b在强引力场中接近光速的运动，需要用到相对论。如果b为真，则a不为真，我们可以使用狭义相对论的更简单版本。从历史上看，这是爱因斯坦首先提出的理论，广义相对论是后来提出的。
在地的日常生活中，a和b都不成立，因此我们通常根本不必担心相对论。然而，当需要极高的精度时，效率就很重要。例如，相对论最重要的应用之一涉及全定位系统（GPS），如果不考虑相对论效应，该系统根本无法工作。如果您曾经使用过GPS接收器，那么您已经直接受益于爱因斯坦的相对论！
在强引力场中运动
相对论最令人惊讶的方面之一是它完全改变了我们理解引力的方式。
引力和时空。艺术家的概念“重力探测器B”在一个四维宇宙中运行，该宇宙扩展了空间和时间，包括高度、宽度、长度和时间。
科学家们早就知道重力是不寻常的。如果你拿一堆大大小小的木块，把它们从桌子上扫下来，它们会以相同的速度下落，同时撞击地面。如果你把一块金属粘在它上面并用磁铁吸引它，它就会以不同的速度移动。尝试用绳子拉它。要加速较大的物体，你必须用更大的力拉。为什么重力和重力会自我调节并以相同的速度将所有物体拉向地？
爱因斯坦以革命性的方式回了这个题。根据爱因斯坦的理论，引力不是一种吸引物体的力。相反，它是由于附近存在像地这样的大质量物体而引起的空间和时间的弯曲。当某物经过这个巨大物体时，它似乎被拉向它，但实际上它根本没有被拉动。实际上，它沿着与真空中相同的直线移动，但由于底层“时空”连续体的引力扭曲，这些线现在看起来是弯曲的。
弯曲空间简单类比
如果上面的段落没有意义。不久之后，LIGO的创始人因这一发现而获得了诺贝尔物理学，此后又陆续报道了多项新发现。
它以接近光速的速度移动
上面我们讨论了相对论的一些最有趣的方面，但是该理论的第一部分，即狭义相对论，是在没有考虑重力的复杂影响的情况下发展起来的。
事实上，爱因斯坦提出狭义相对论是为了解决当时物理学家面临的一个简单题。你只需要高中数学就能理解。爱因斯坦的贡献不是他的数学才华，而是他愿意思考，甚至不思考大多数人认为荒谬的想法。
光速不变
19世纪，物理学家对电磁定律的解释是，宇宙必须有一个“首选参考系”，即光穿过的参考系。正如我们感觉到行驶的汽车中的风比空气中的风吹得更快一样，物理学家相信我们可能会看到光移动得更快，这取决于地在太空中的运动与光在太空中的运动如何相互作用。运动匹配。
但阿尔伯特迈克尔逊(AlbertMichelson)和爱德华莫利(EdwardMorley)在1880年代的实验揭示了一些令人惊讶的事情。以太似乎根本不存在。当地绕太阳运行时，它相对于太阳的方向发生变化，以太的速度也发生变化。但迈克尔逊和莫利仔细测量了一年中不同时间、不同方向的光速，发现光速始终相同。
这些结果具有奇怪的含义。
想象一下，试图测量卡车在高速公路车道上行驶时的速度。卡车的行驶速度比你快一点，所以你可以看到它在爬行。——首先它追上后轮，然后追上后挡板。突然你决定猛踩刹车。但卡车并没有从您身边超速驶过，而是继续沿——行驶并与您的前门对齐。即使踩油门，卡车也不会落后，继续爬过前轮胎。我终于把车完全停下，下了车。——卡车仍在缓慢驶过。
卡车似乎正在跟踪您的一举一动，但您会将其功能与在卡车另一侧第三车道行驶的朋友进行比较。她的驾驶方式与你完全不同，但她认为卡车在跟着她。停下来的时候就快，加速的时候就慢！看起来不可能吗？这可能是真的，但迈克尔逊-莫雷实验证明，如果一辆卡车的行为像一根梁，那么它就会这么做。
爱因斯坦的简单解决方案
许多物理学家寻找聪明的方法来反驳迈克尔逊和莫利的结果，但爱因斯坦做了不同的事情。他只是从表面上看结果，并询光是否真的有如此奇怪的行为。结果会怎样呢？
爱因斯坦意识到，为了让所有观察者看到的光速保持恒定，其他人一直认为恒定的东西也必须改变。两个人相对移动的速度越快，他们对交通灯或上例中的卡车等事情的分歧就越大，并且越感觉对方出了题。爱因斯坦指出，看似不协调的一定是长度和时间。每个人都会观察到对方在运动方向上收缩，他们的时钟会走得更慢。
这些结果可能看起来很奇怪，但它们绝不与其他物理定律相矛盾，反而增进了我们对它们的理解。事实证明，如果我们接受狭义相对论，电磁学就不再需要“首选参考系”来发挥作用。相反，它在任何选定的参考系中都能正确工作，没有一个比另一个更受欢迎，并且不同参考系相对于彼此的移动速度不是绝对的，而是本质上相对的。
图光锥是闵可夫斯基时空中所有点的集合，这些点可以通过光速与单个事件因果连接。
爱因斯坦的简单观察给了我们更深刻的见解，包括用著名的公式E=表示的质量和能量相等，以及信息传播速度永远不会超过光速的事实。这些和其他想法每天都可以在粒子加速器和世界各地的许多其他实验中看到。
但也许从狭义相对论中获得的最重要的见解是，空间和时间并不是神圣的、一成不变的宇宙背景，而是可以从一个点到另一个点、从一个人到另一个人的变化。正是这种洞察力为广义相对论和引力的激进解释铺平了道路，其影响至今仍然可见。
参考
1WJ百科
2天文学术语
3好奇心
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