第一章中已经说明了时间和空间的概念，当时牛顿认为时间和空间都是绝对的，互相不影响。有句话说“支持相对论者不一定真正的懂相对论，但反对相对论者一定不懂相对论”。

时空是什么？

在狭义相对论中，爱因斯坦发现了时间和空间的神秘联系，带领人们意识到了时空的存在。在狭义相对论范畴内，时间是相对的，空间也是相对的，但时空确实一个整体的。两个事件的时间间隔和空间距离在不同速度的人看来是不一样的。在我们看来都是三围的空间，但时间和空间是联系的，不能把时间抛开，所以必须加上时间这个维度，爱因斯坦的数学老师闵可夫斯基在相对论基础上提出了“四维空间”，思维时空也就是一个数学家的名词。那么时空究竟是怎么发现联系起来的，狭义相对论是如何建立的呢？首先必须普及两个知识点，一个是光速不变原里和经典力学时空变换。

光速不变原里

什么是光速不变原里？

简单理解为光不受其它因素的干扰而影响了光的传播速度，光的速度是恒定不变的。

我们生活中身边时常都伴随着光，但对光的概念却少之又少。爱因斯坦提出了光由携带能量的粒子——光子组成的。我们都知道电磁波，生活中很多种信息传递是靠电磁波传递，太阳光是电磁波其中一种可见辐射形态，我们可以把他当做“光线”或“光波”，光又是“粒子”又有“光波”，因此光具备“波粒二象性”的很奇怪性质。

当时光学家们认为光的传播需要媒介，而这种媒介叫做“以太”，以太（ether）这个词看着怪异，先不管他的含义，迈克尔逊（美国物理科学家，犹太人）也是当时寻找以太行动痴迷者，在1886年迈克尔逊开始了实验”迈克尔逊-莫雷实验”（因为实验的结果远远没达到预期效果，所以实验过程在这里就不提了）。，本来满怀信心认为一定有把握找到以太的存在，但实验后却令人大跌眼镜。不过这个实验虽然找不到“以太”，到后来科学家们借此实验和改进实验装置，其结果是，测量的却精准，越证明光速不变原则。再到后来科学家们经过多次实验，到量子力学领取，都证明了光的传播速度是不变的，没有什么“以太”的介质。狭义相对论中同时也提到了“光的传播速度是宇宙中最快的，人们无法超越它的速度”，至于为什么，后面章节会解释得清楚。

伽利略变换

首先我们来看伽利略（1564年2月15日-1642年1月8日，是意大利天文学家，物理学家）时空变换。

上一章中已经说明了空间坐标系，那么这个坐标系给我们什么知识呢？空间中的某一个点P，以恒定速度v向x坐标方向运动，经过一段时间t以后，P点的坐标为（x，y，z），那原先P的坐标为多少呢？很显然x轴重合，y和z距离O点不变，即 y' = y，z' = z。那么x呢？根据s = vt公式，x' = x - vt。表达式如下

这是经典力学中的时空计算方法，这看似很简单无懈可击的计算很符合理论，随着电磁学的发展，其破绽就越来越明显了。狭义相对论中发现这个式子只适合于低速运动，高速运动中就错了。但由于这式子中加进了t（时间），是不是逐渐走向了四维空间。

这一章说明了时空的联系和时空的变换，下一章说明为什么速度越快时间流逝越慢，经典力学已经不适合应用高速运动，如何实现时空之旅。

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