相对性原理

广义相对论是现代物理学中最为重要的理论之一，它是由爱因斯坦在1915年提出的。广义相对论是一种描述引力的理论，它认为引力不是由于物质之间的吸引力造成的，而是由于时空本身的扭曲所导致的。广义相对论的核心概念就是"等效原理"，即惯性参考系之间是等价的。这个等效原理对于我们理解宇宙的本质非常重要，因为它表明了我们无法通过实验来区分不同的物理规律，只能通过观察不同物理现象的表现来确定它们是否符合特定的物理规律。在广义相对论中，时空被看作是一个整体，被称为"时空流形"。这个概念与传统的牛顿力学中的绝对时间和空间观念有着根本的不同。根据广义相对论的观点，时间和空间并不是独立存在的，而是相互关联、相互影响的。另外，广义相对论还提出了一个非常有趣的概念——黑洞。黑洞是一种密度极高、引力极强的天体，它的引力非常强大，甚至连光线也无法逃脱它的吸引。根据广义相对论的观点，黑洞的形成是由于某个质量极大的物体在死亡时产生的引力塌缩所形成的。除了黑洞之外，广义相对论还预测了一系列奇特的现象，如时空弯曲、引力透镜效应等等。这些现象在实验上也得到了证实，成为了研究宇宙学和粒子物理学的重要工具。总之，广义相对论是现代物理学中最为重要和基础的理论之一。它揭示了时空的本质和引力的本质，为我们理解宇宙的本质提供了强有力的理论基础。虽然广义相对论仍然存在一些未解之谜，但它已经成为了现代物理学研究的重要方向之一。

我有一个多年前我的物理启蒙老师教我的推导方法是我见过最简单的方法：设在一相对我们静止的观察坐标高速V向X 方向飞行的太空船内有一个光子钟由上下两镜组成，如图1. 而在太空船内观察一光子由上镜面A向下镜面B飞行并到达下镜面B的时间为 t.而在太空船外用相对我们静止的观察坐标观察的该光子的路径乃A至C.由上镜面向下镜面飞行并到达下镜面的时间为 T因光速在各相对不同速度的观察坐标皆为c (3x10^8m/s) 所以得 d/t=c 和 c^2T^2=d^2+v^2T^2 (d为光子钟两面镜之间的距离)将两式互相代入消去d 得 c^2T^2 = c^2t^2 + v^2T^2 化简後 T= t / [1-(v/c)^2]^1/2 至於距离的缩短： 在同样的太空船内将光子钟横向图2 在太空船内光子从A到B 的时间为 t , 飞行距离为 d. 而在太空船外用相对我们静止的观察坐标观察那光子的从A 到C 的时间为T , 飞行距离为D. 我们得 D+vT = cT D= cT-vT D = (c-v)T D = (c-v) t/ [1-(v/c)^2]^1/2 D = [1-(v/c)^2](ct)/ [1-(v/c)^2]^1/2 D = d[1-(v/c)^2]^1/2 ( 你问题里的表达式是错的L和L"换位了)另外如果你想要看比较传统的推演，可以找任何一本相对论的书都应该会教的(科普的书除外) 如果找不到可以在网上搜索 <相对论 (索末菲）>

　　答案：伽利略　　伽利略的相对性原理　　最早提出相对论的主题即运动的相对性问题的，是近代科学之父伽利略。在中世纪的欧洲，托勒密　　的地球中心说长期以来占据着统治地位。而伽利略则拥护哥白尼的太阳中心说。当时的学者们强烈反对伽利略关于“地球在运动”的观点，其理由如下：（1）我们感觉不到地球在运动。（2）如果地球既有公转也有自转，那么地球上的物体岂不是都会被向后抛吗？（3）如果地球在自西向东自转的话，那么从高处由静止落下的石头，将不会落到正下方，而必然会落到偏西的位置。

前言：由洛伦兹变换发展来的相对论指出时间和空间是交织和相对的，让人遐想无穷。本文从相对性原理分析，指出了洛伦兹变换的真实含义。在此基础上，进一步对相对论做了分析，指出其存在的问题。 相对性原理指出，所有的惯性系都拥有完全相同的力学规律。例如，一个人在一艘封闭的船里面，无法判断船是静止的还是在匀速运动，以船为惯性参考系。从纯运动学和牛顿定律的角度来说，这都是没有问题的。但是当物质均匀运动的速度大小会影响其作用力的时候，就不能成立。 例如，在电磁场中，一个带电荷的粒子分别以V1和V2做匀速直线运动。两种状态下，其受的作用力大小不同，某些物理性质（如振动频率、衰变周期）可能也会发生改变。又如，电荷随速度大小会产生不同大小的电流。伽利略变换能让描述物质规律的牛顿定律的方程协变，但不能让麦克斯韦方程组协变。这是因为，在牛顿定律方程中，物质的匀速运动的速度大小不影响其受到的作用力，而麦克斯韦方程组中速度大小和作用力是联系在一起的。 怎么才能让麦克斯韦方程组协变呢？这就必然找到一种变换可以使物质粒子的速度大小和受力不发生关系。这只有当粒子的运动速度是一个绝对的定值(常数)，才能做到这点，洛伦兹变换就是这样产生的，其中隐含了一个粒子运动速度不变的必要条件。洛伦兹变换能使麦克斯韦方程组协变，这必然也要求光速不变。也就可以说通，为什么由光速不变和相对性原理就可以导出洛伦兹变换。 伽利略变换是洛伦兹变换在低速情况下的近似的说法也是错误的，因为两种变换有本质的区别，速度的大小对物质的作用力有没有影响。例如，在麦克斯韦方程组中，不管粒子的速度是多么的小，用伽利略变换也不能协变；牛顿方程中，不管粒子的速度多大，用伽利略变换都可以协变。洛伦兹变换本就不具有什么真正的物理含义，就像当初那样，洛伦兹为了使麦克斯韦方程组协变而凑出来的。 引力场和电磁场无处不在，惯性系实际是不存在的，等效原理（局部引力场中自由下落的参考系与无引力场的惯性系不可区分）也是有问题的。对于处在引力场和电磁场中的参考系，通过牛顿定律用加速度消除引力场的影响，又用速度不变消除电磁场的影响，有加速度和速度不变是矛盾的，得到的惯性参考系是不存在的。惯性系只能存在于纯运动学的分析中，涉及到作用力时，就不能用。那么，相对性原理和相对论还能成立吗？ 让粒子的运动同时满足一个绝对的定值速度（速度不变）和相对性原理，就必然会导致时间和空间是交织在一起的、相对的结论。爱因斯坦把光速也看成是光粒子的运动，从而赋予了洛伦兹变换的物理意义，即狭义相对论（时空交织在一起，是相对的）。由于光子没有质量，具有最快的直线运动速度。如果把光速的时空看成一个标尺（平直时空），来度量有质量物质的运动时空，则都是弯曲的。再反过来理解质量和引力，则质量和引力是时空弯曲的结果，即广义相对论（物质决定时空怎么弯曲，时空决定物质怎么运动）。 即使光是光粒子（一种没有质量和作用力的粒子）的运动，也只能推导出光的相对论观（时空交织相对），不能用光子的情形去推导有质量物质的情形。因为有了质量，就有作用力。涉及到作用力时，惯性系不能用，相对性原理失效（可以推导的依据）。相对论更像是站在光的角度，看到现实物质世界的幻境（如同镜中的像，好像是那样），没有真实反应事物的本质。光子和有质量的物质粒子无法统一起来（光可能就不是光粒子的运动），相对论很可能把我们的物理学带入了歧途。 推测：物质运动的速度和加速度都会引起其作用力的改变。只是对于以原子结构系统构成的宏观物质，低速度的影响可以忽略不计。牛顿定律只考虑了加速度对物质作用力的影响，是一个近似的定律，只对宏观物质成立。不具有原子结构系统的粒子的运动主要由其速度决定作用力（如电子），所以我们只提它们的动质量，而且速度越大，质量越大。更精确的定律是麦克斯韦方程组，牛顿定律只是麦克斯韦方程组描述的规律在宏观物质上的一种近似表现形式。 龚国江 85707083@qq.com

光在真空中的速度与参考系无关称为光速不变原理。是狭义相对论的基础。它满足一条应该普遍正确的规律，即相对性原理：不只是力学规律，所有物理规律对所有惯性系都是一样的。

以车厢为参考系，车厢加速度为 a，则小球受到 拉力 T、重力、与车厢运动方向相反的 牵连惯性力 ma 所以： Tcosα=mgTsinα=ma则 tanα =a/g=0.5102所以 α= 27.03 度=27°2"

一:我们站在宇宙外面 。 二:这边是一个已经叠加了各种存在信息的宇宙 ，这个宇宙内已经蕴含了各种存在的信息 。由于没有感知者 出现 ，这些信息相对于谁来说存在，又相当于谁来说不存在呢？没有参照物 ，这些信息的存在与不存在没人给它命名 ，也 就谈不上存在与不存在了 ，所以把这些存在的信息我们称之为隐性存在 。 三:接下来是一个挡板 ，挡板中间有一个门。挡板和门 一起 阻断了宇宙内所有信息的向外发射 ，以及外界信息的进入 。 四:挡板外边 分别站着 重子人 、暗物质人 、光子人、电子人 、银河系人 、电磁场人 等等等等 。 五:让这些人分别跨过挡板的门 ，去体验一下宇宙客观的情景 。 他们感受到宇宙客体 的情景肯定是不同的 。每个人 感受到的 是他们所能够感受到的 情景 。也就是说 ，同一个宇宙客观 面对不同的感知者 会展现出不同的情景 。宇宙客观的情景 是随着感知者 物性的变化而变化的 。这就是客观的物性 相对性 原理。

如果S"是相对于惯性坐标系S作匀速直线运动且无转动的坐标系，那么，根据伽利略变换，S"也是惯性坐标系，自然现象相对于坐标系S"的演变将与惯性系S的演变一样依据同样的物理规律，这个陈述称为狭义相对性原理。换言之，一切物理规律在任何惯性系中具有相同的数学形式，由于这一原理是对力学相对性原理的推广，又称爱因斯坦相对性原理。狭义相对性原理（狭义协变性原理）还可以表述为：物理定律在任何惯性系中具有相同的数学形式，即洛伦兹变换对于除引力外的经典物理学定律具有协变性。爱因斯坦把伽利略相对性从力学领域推广到包括电磁学在内整个物理学领域，指出任何力学和电磁学实验现象都不能区分惯性系的绝对运动，包括相对静止或者匀速直线运动。该原理与光速不变原理是狭义相对论的两个基本公设。所有惯性系的空间都是各向同性的，空间中的任一点是不动的，空间中的一点通过不同的参照物描述可以不同（物体可以是惯性系）。狭义相对性原理指出，所有惯性系都是等价（平权）的。

在一个惯性系的内部所作的任何经典力学实验，都不能确定这一惯性系本身是处于相对静止状态，还是匀速直线运动状态。换言之，经典力学定律在任何一个惯性系中数学形式不变。对于所有的惯性系，力学定律都是相同的，或者说，一切惯性系都是等价（平权）的，没有一个惯性系具有优越地位。

第一个“如果第二个坐标系K"相对于K也在做匀速直线运动的话”就相当于两个运动的物体一样，把每个物体当作一个坐标第就行，即可以在每个物体上建立一个坐标系。“如果K是一个伽利略坐标系，则其他每一个相对于K"在做匀速直线运动的坐标系K"也是一个伽利略坐标系”在下也不懂“如果K"相对于K做匀速运动而没有旋转的坐标系”旋转也可以理解为物体的旋转，坐标系不是一个死的东西，它也是可以移动的，当然也就可以旋转了也。这只是本人的一点愚见

相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由爱因斯坦(Albert Einstein)创立，分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。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，不适用于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问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论极大的改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“同时的相对性”，“四维时空”“弯曲空间”等全新的概念。 时空是四维的空间，上面的点是事件。 近代物理学认为，时间和空间不是独立的、绝对的，而是相互关联的、可变的，任何一方的变化都包含着对方的变化。因此把时间和空间统称为时空，在概念上更加科学而完整。 P.S.上面提到的“空间”一词其实不够确切，时空（四维）与空间（三维）有着相差一个维度的区别，它们也不同于通常所说的希尔伯特空间。把宇宙看作四维时空，有一个很重要的原因在于它恰好可以全面地描述发生在我们能够认知的三维空间中发生的一切事件。 狭义相对论，下面的考虑是以相对性原理和光速不变原理为依据的，这两条原理我们规定如下： 　　1．物理体系的状态据以变化的定律，同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是用两个在互相匀速移动着的坐标系中的哪一个并无关系。 　　2．任何光线在“静止的”坐标系中都是以确定的速度c运动着，不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。 广义相对论，基本假设等效原理：引力和惯性力是完全等效的。广义相对性原理：物理定律的形式在一切参考系都是不变的。主要内容： 爱因斯坦提出“等效原理”，即引力和惯性力是等效的。这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上。根据等效原理，爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理，即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。物体的运动方程即该参考系中的测地线方程。测地线方程与物体自身固有性质无关，只取决于时空局域几何性质。而引力正是时空局域几何性质的表现。物质质量的存在会造成时空的弯曲，在弯曲的时空中，物体仍然顺着最短距离进行运动(即沿着测地线运动——在欧氏空间中即是直线运动)，如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动，实际是绕着太阳转，造成引力作用效应。正如在弯曲的地球表面上，如果以直线运动，实际是绕着地球表面的大圆走。 光速不变原理，在狭义相对论中，指的是无论在何种惯性系（惯性参照系）中观察，光在真空中的传播速度都是一个常数，不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变。这个数值是299,792,458 米/秒。 光速不变原理是爱因斯坦创立狭义相对论的基本出发点之一。 在广义相对论中，由于所谓惯性参照系不再存在，爱因斯坦引入了广义相对性原理，即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。这也使得光速不变原理可以应用到所有参考系中。 四维空间狭义相对论是建立在四维时空观上的一个理论，因此要弄清相对论的内容，要先对相对论的时空观有个大体了解。在数学上有各种多维空间，但目前为止，我们认识的物理世界只是四维，即三维空间加一维时间。现代微观物理学提到的高维空间是另一层意思，只有数学意义，在此不做讨论。 四维时空是构成真实世界的最低维度，我们的世界恰好是四维，至于高维真实空间，至少现在我们还无法感知。有这样一个例子：一把尺子在三维空间里（不含时间）转动，其长度不变，但旋转它时，它的各坐标值均发生了变化，且坐标之间是有联系的。四维时空的意义就是时间是第四维坐标，它与空间坐标是有联系的，也就是说时空是统一的，不可分割的整体，它们是一种”此消彼长”的关系。 四维时空不仅限于此，由质能关系知，质量和能量实际是一回事，质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，比如速度越大，质量越大。在四维时空里，质量（或能量）实际是四维动量的第四维分量，动量是描述物质运动的量，因此质量与运动状态有关就是理所当然的了。在四维时空里，动量和能量实现了统一，称为能量动量四矢。另外在四维时空里还定义了四维速度，四维加速度，四维力，电磁场方程组的四维形式等。值得一提的是，电磁场方程组的四维形式更加完美，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。四维时空的物理定律比三维定律要完美的多，这说明我们的世界的确是四维的。 相对论中，时间与空间构成了一个不可分割的整体——四维时空，能量与动量也构成了一个不可分割的整体——四维动量。这说明自然界一些看似毫不相干的量之间可能存在深刻的联系，时空与能量动量四矢之间也存在着深刻的联系。 物质在相互作用中作永恒的运动，没有不运动的物质，也没有无物质的运动，由于物质是在相互联系，相互作用中运动的，因此，必须在物质的相互关系中描述运动，而不可能孤立的描述运动。也就是说，运动必须有一个参考物，这个参考物就是参考系。 伽利略曾经指出，运动的船与静止的船上的运动不可区分，也就是说，当你在封闭的船舱里，与外界完全隔绝，那么即使你拥有最发达的头脑，最先进的仪器，也无从感知你的船是匀速运动，还是静止。更无从感知速度的大小，因为没有参考。比如，我们不知道我们整个宇宙的整体运动状态，因为宇宙是封闭的。爱因斯坦将其引用，作为狭义相对论的第一个基本原理：狭义相对性原理。其内容是：惯性系之间完全等价，不可区分。 著名的麦克尔逊--莫雷实验彻底否定了光的以太学说，得出了光与参考系无关的结论。也就是说，无论你站在地上，还是站在飞奔的火车上，测得的光速都是一样的。这就是狭义相对论的第二个基本原理，光速不变原理。 由这两条基本原理可以直接推导出相对论的坐标变换式，速度变换式等所有的狭义相对论内容。比如速度变幻，与传统的法则相矛盾，但实践证明是正确的，比如一辆火车速度是10m/s，一个人在车上相对车的速度也是10m/s，地面上的人看到车上的人的速度不是20m/s，而是(20-10^(-15))m/s左右。在通常情况下，这种相对论效应完全可以忽略，但在接近光速时，这种效应明显增大，比如，火车速度是0。99倍光速，人的速度也是0。99倍光速，那么地面观测者的结论不是1。98倍光速，而是0。999949倍光速。车上的人看到后面的射来的光也没有变慢，对他来说也是光速。因此，从这个意义上说，光速是不可超越的，因为无论在那个参考系，光速都是不变的。速度变换已经被粒子物理学的无数实验证明，是无可挑剔的。正因为光的这一独特性质，因此被选为四维时空的唯一标尺。

经典力学是建立在绝对时空观上各参照系公认的科学结论。相对论是建立在爱因斯坦相对时间上的测量结果，这个时间的定义不符合科学定义。爱因斯坦不知道太空不是真空；不知道空气、水、油、玻璃、水晶等很多物质都是光介质；他对波学知识几乎为0。相对论漏洞百出，需要大量修正，相对论可以用做解决接近光速运动，会看到什么现象的问题。

1、力学规律在所有惯性坐标系中是等价的。力学过程对于静止的惯性系和运动的惯性系是完全相同的。换句话说，在一系统内部所作任何力学的实验都不能够决定一惯性系统是在静止状态还是在作等速直线运动。2、伽利略在《对话》中写道：当你在密闭的运动着的船舱里观察力学过程时，“只要运动是匀速的，决不忽左忽右摆动，你将发现，所有上述现象丝毫没有变化，你也无法从其中任何一个现象来确定，船是在运动还是停着不动。即使船运动得相当快，在跳跃时，你将和以前一样，在船底板上跳过相同的距离，你跳向船尾也不会比跳向船头来得远，虽然你跳到空中时，脚下的船底板向着你跳的相反方向移动。你把不论什么东西扔给你的同伴时，不论他是在船头还是在船尾，只要你自己站在对面，你也并不需要用更多的力。3、水滴将象先前一样，垂直滴进下面的罐子，一滴也不会滴向船尾，虽然水滴在空中时，船已行使了许多_。鱼在水中游向水碗前部所用的力，不比游向水碗后部来得大；它们一样悠闲地游向放在水碗边缘任何地方的食饵。最后，蝴蝶和苍蝇将继续随便地到处飞行，它们也决不会向船尾集中，并不因为它们可能长时间留在空中，脱离了船的运动，为赶上船的运动显出累的样子。如果点香冒烟，则将看到烟象一朵云一样向上升起，不向任何一边移动。所有这些一致的现象，其原因在于船的运动是船上一切事物所共有的，也是空气所共有的。”相对性原理是伽利略为了答复地心说对哥白尼体系的责难而提出的。这个原理的意义远不止此，它第一次提出惯性参照系的概念，这一原理被爱因斯坦称为伽利略相对性原理，是狭义相对论的先导。

经典力学相对论其实是狭义相对论的一种特殊情况，即当物体运动速度远小于光速时，可以由狭义相对论过渡到牛顿理论，但是狭义相对论也并不是所有的理论都适合，它也有限制范围，它只有在弱引力场中才适用，当引力作用不可忽略时，时空的特性就应该用广义相对论来解释。

相对性原理是力学的基本原理。对自然的研究和对自然力量的利用从一开始就是同使物体个体化（Individualization）联系在一起的。一个物体到另外一些物体的距离随时间发生变化。当这些“另外的”物体依然是所论物体的不可分割开来的背景的时候，我们就无法用数列对应于该物体的位置和位置的改变，也就是不能对物体的位置和速度施行参数化。也即给定一个物体，它相对于一些物体运动，标志出这些物体，然后用数列与这些距离相对应，于是这些物体就成为参照物，而给定物体到这些物体的距离的全体就成为参照空间。对应于距离的数之全体组成为一有序系统。这样同参照物联系在一起的坐标系，也就被引进来了。所谓处所的相对性原理就是坐标系的平等性；从一个坐标系转换到另一个坐标系的可能性；以及给出坐标变换时物体内部的特性和物体内部的各质点的距离及其结构的不变性。 等效原理是广义相对论的第一个基本原理，也是整个广义相对论的核心。其基本含义是指重力场与以适当加速度运动的参考系是等价的。爱因斯坦于1911年注意到这一规律，1915年正式以原理的形式提出。等效原理：引力的最基本的物理性质。 在任何一个时空点上都可以选取适当的参考系，使一切物质的运动方程中不再含有引力项，即引力可以局部地消除。如果认为这种消除了引力的参考系是惯性系，那么，等效原理告诉我们，在任何一个时空点，一定存在局部惯性系。伽利略最早注意到，不同物体沿斜面的下滑运动是一样的,即引力加速度与物体的组成无关。</p>

相对性原理是力学的基本原理。对自然的研究和对自然力量的利用从一开始就是同使物体个体化联系在一起的。一个物体到另外一些物体的距离随时间发生变化。当这些“另外的”物体依然是所论物体的不可分割开来的背景的时候，我们就无法用数列对应于该物体的位置和位置的改变，也就是不能对物体的位置和速度施行参数化。给定一个物体，它相对于一些物体运动，标志出这些物体，然后用数列与这些距离相对应，于是这些物体就成为参照物，而给定物体到这些物体的距离的全体就成为参照空间。对应于距离的数之全体组成为一有序系统。这样同参照物联系在一起的坐标系，也就被引进来了。所谓处所的相对性原理就是坐标系的平等性；从一个坐标系转换到另一个坐标系的可能性；以及给出坐标变换时物体内部的特性和物体内部的各质点的距离及其结构的不变性。相对性原理说的参考系平等用空间描述是，无论静止系还是运动系空间的各向都是平等的，以参考系的实验物体为原点，一米的距离是相等的，静止系内的一米与运动系的一米相同（指的是静止系内的一米拿到运动系与运动系的一米相同）。静止系与运动系的空间能够通过一定的关系转换也是因为两者都是空间的一部分。空间上的任一点是不动的。空间上一点，通过不同的物体描述可以不同。 （物体可以是参考系。）例如在静止系中运动经过10米远的地方，在另一运动参考系看来可能就是100米。‘10米远的地方"说的是终点，没说起点。而这个10米与100米表示的是空间上的同一个点。正因为如此两者才可以互相变换。相对性原理，运动系与静止系是平等的，运动系中的1米与静止系中的1米相同。所谓一米（就是空间大小）指的是空间上不同两点间的空间间隔。无论我们用静止系描述空间上的点，还是用运动系描述空间上的点，空间两点间的间隔是不变的，是相同的。例如上面，静止系从10米远的地方到11米处，在运动系就是100米远的地方到101米处。

1。弱作用和电磁作用是统一的，已经证明了。2.强作用几乎无法观测，所以基本上是不知道。因此结论就差不多了

垂直，因为车外的人看到球与车有相同的水平速度。所以球与车没有水平的相对位移。

物理定律在一切参考系中都具有相同的数学形式，这就是广义相对性原理（广义协变性原理）。广义相对性原理是物理学最基本的原理之一，指出不存在“绝对参考系”，没有一个参考系具有优越地位，所有的参考系都是等价（平权）的。在一个参考系中建立起来的物理定律，通过适当的坐标变换，可以适用于任何参考系。相对性原理最初是由伽利略提出，当时的适用范围是经典力学。爱因斯坦将其推广到非惯性参考系中，包含力学和电磁学的整个经典物理学范围，后来更进一步将引力现象也包含进来。狭义相对性原理虽然把伽利略相对性原理推广到了整个物理领域，但并不能包括非惯性参考系。爱因斯坦把相对性原理推广到一切参考系，指出物理定律在一切参考系中都具有相同的数学形式，即它们必须在任意坐标变换下是协变的，也称为广义协变性原理。广义相对性原理也可以表述为：物理规律在不同的坐标系中的数学形式依照一定的规则（符合群的要求）都可以互相转换 。

时空学大讲堂 ——反相对论演义 二，时空学初步 2，相对性原理 秒：1967年第13届国际度量衡大会定义：铯133原子基态的两个超精细能级间跃迁对应幅射的9192631770个周期的持续时间 。 实践证明，光的辐射频率与空间中的引力场强度和介质密度无关。因此“秒”在宇宙中有相同的值。 米：1983年第17届国际计量大会定义：米是1/299792458秒的时间间隔内光在真空中行程的长度。 “米”的定义说明光速与米是循环定义，米的长度始终是光速长度的1/299792458。与它们具体的长度无关。事实上，空间中的介质密度越大，光速表征的长度越短，米的长度相应变短；空间中的引力场强度越大，光速表征的长度越长，米的长度相应变长。因此无论光速和米的实际长度怎样变化，“秒”和光速在宇宙中有不变的值。 观察者：具有一定的自然科学知识和技能，并且凭借自己所在时空位置对自然现象进行观测、考量的个人。 参照系：观察者为了观测考量自然现象必须借助由确定的相对速度、相对位置所确定的观察窗口和测量平台。该窗口和平台称作“参照系”。 本征参照系：被考量物体静止于其中的参照系称作该物体的本征参照系。特别地，以观察者自身为参照系原点的参照系称作“观察者本征参照系”。由于观察者参照系与具体的观察者是谁无关，与具体的时空位置无关。因此所有的本征参照系都是等价的。如果自然现象在观察者参照系中发生的初始条件相同，边界条件相同，则观察者观察到的自然现象相同。即自然科学与参照系和观察者无关，或自然科学在宇宙中的形式和内容相同。 本征值：在本征参照系中测量得到的自然科学量的值。因此本征与在宇宙中具体的时空位置无关，其值不变。 相对性原理：哪些概念与参照系无关的观点称为“相对性原理”。一般而言，自然科学现象在本征参照系与非由本征参照系的观测结果是不同的。“相对性原理”说明有哪些概念是参照系的不变量，即哪些概念与参照系无关，即与具体的时空位置无关。因此“相对性原理”的理论意义是说明哪一些概念在宇宙中相同。相对性原理的本质是在逻辑上将人类的实践经验变成了科学理论。虽然相对性原理是物理学中首先提出的概念，但是就性质而言，相对性原理是属于时空学的范畴，而非物理学的课题。 王氏相对性原理：自然科学任何量的值都是本征值。本征值与时空无关，自然科学的形式和内容与时空无关。特别说明，所有自然科学常数都是本征值.因此所有自然科学常数在宇宙中不变。王氏相对性原理不能在理论上证明。但是它有逻辑依据，在实践中总是正确的.因此王氏相对性原理是时空学中的一条公理。

伽利略相对性原理是力学规律在所有惯性坐标系中是等价的。力学过程对于静止的惯性系和运动的惯性系是完全相同的。换句话说,在一系统内部所作任何力学的实验都不能够决定一惯性系统是在静止状态还是在作等速直线运动。首次将相对性原理以明确的形式应用于物理学的人是伽利略。关于物体运动的实验，无论是在陆地上进行还是在航船上进行，结果都是一定的。伽利略是物理学的奠基者，单摆公式、落体公式和惯性定律皆出自其手。在惯性参照框架中，一个不受外力的物体会保持静止或者匀速直线运动的状态。相互间作匀速直线运动的参照框架，若其一为惯性参照框架，则全部都是惯性参照框架。伽利略发现置身于匀速运动的船舱内，人对周围环境的观察不能判断船是否在运动。力学实验不能区分相互间作匀速运动的参照框架。伽利略相对论可用数学表述如下：“若描述物理规律的方程为 f(r, t; λ)=0，则对任意常数v0 ，f(r+v0t, t; λ)=0 成立。” 1909年，人们把相关的时空坐标变换 r"=r+v0t，t"=t称为伽利略变换。牛顿力学满足伽利略相对论，但电磁学却不满足，这为日后相对性思想的进一步拓展埋下了伏笔。惯性定律后来成了牛顿第一定律，摆脱对惯性参照框架的依赖是推广狭义相对论的原初动机之一，广义相对论的一大进步是修正了惯性运动的概念。

牛顿定律

伽利略相对性原理，详解如下：伽利略相对性原理，就是力学相对性原理，仅指经典力学定律在任何惯性参考系（惯性系）中数学形式不变，换言之，所有惯性系都是等价（平权）的。伽利略用物理学原理为哥白尼地动学说进行辩解时，应用运动独立性原理通俗说明了石子从桅杆顶上掉落到桅杆脚下而不向船尾偏移的道理。进一步以作匀速直线运动的船舱中物体运动规律不变的著名论述，第一次提出惯性参考系（惯性系）的概念。这一原理被爱因斯坦称为伽利略相对性原理，是狭义相对性原理的先导。从伽利略变换可以导出力学相对性原理。伽利略相对性原理的发现过程：1632年，伽利略在一条作匀速直线运动的船上，对一个封闭船舱内发生的现象进行观察，他写道:"在这里(只要船的运动是匀速的)你在一切现象中观察不出丝毫的改变，你也不能够根据任何现象来判断船究竟是在运动还是在静止着。当你在甲板上跳跃的时候，你所通过的距离和你在一条静止的船上跳跃时所通过的距离完全相同，也就是说，你向船尾跳时并不比你向船头跳时--由于船的迅速运动--跳得更远些，虽然当你跳在空中时，在你下面的甲板是在向着你跳跃相反的方向奔驰着。当你抛一东西给你的朋友时，如果你的朋友在船头而你在船尾时，你所费的力并不比你们两个站在相反的位置时所费的力更大。从挂在天花板下的装着水的酒杯里滴下的水滴，将垂直地落在地板上，没有任何一滴水滴是落向船尾方面，虽然当水滴尚在空中时，船在向前走。苍蝇将继续自己的飞行，在各方面都是一样，丝毫不发生苍蝇(好像它们疲倦地跟在疾驶着的船后)集聚在船尾方面的情形"。在20世纪，爱因斯坦将伽利略相对性原理加以推广，使之成为相对论的基本原理。

在物理学史上，一般认为“相对性原理”是伟大物理学家伽利略提出的，所以也称为“伽利略相对性原理”。他在1632年出版的《关于托勒玫和哥白尼两大世界体系的对话》一书中写道：“把你和一些朋友关在一条大船甲板下的主舱里，再让你们带几只苍蝇、蝴蝶和其他小飞虫，舱内放一只水碗，其中放几条鱼，然后挂上一个水瓶，让水一滴一滴地滴到下面的一个宽口罐里。船停着不动时，你留神观察，小虫都以等速向舱内各方面飞行，鱼向各方面随便游动，水滴滴进下面的罐子中。你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，向这一方向不必比向另一方向用更多的力，你双脚齐跳，无论向哪个方向跳过的距离都相等。当你仔细地观察这些事情后(虽然当船停止时，事情无疑一定是这样发生的)，再说船以任何速度前进，只要是运动匀速的，不忽左忽右地摆动，你将发现，所有上述现象丝毫没有变化，你也无法从其中任何一个现象来确定，船是在运动还是停着不动。……”把这段记载和《尚书纬》的文字对照一下，就可以看出，两者所说的大体是一回事，思想是相同的，所不同的只是详略之别，而在年代上，《尚书纬》比伽利略的著作至少要早1500年！无怪乎，这使得今天的许多学者为之惊叹不已！事实上，在东汉以后，还有不少诸如此类的精彩论述。值得提到的是，东汉王充研究了另一种现象。在讨论日、月运行问题时，他说：“(日、月)系于天，随天四时转行也。其喻若蚁行于碨上。日、月行迟，天行疾。天持日、月转，故日、月实东行而反西旋也。”(《论衡u2022说日》)这里指出：日、月虽然实际上向东运动，但由于天运动快，日、月运动慢，看起来好像是向西运转。王充十分形象地用“蚁行磨上”来比喻这种相对运动。这个比喻为后世所称道、沿用。明末方以智在《物理小识》卷一中，指出同向运动的两个物体，“一疾一徐，谓徐者右行，疾者左行。此亦说之可合而不遂决者也。”这就把相对运动的讨论范围又扩展了，认识更全面了。

湖工大二学子？大物最后一题？

经典相对性原理(伽利略相对性原理)：任何密闭惯性参照系内的试验，无法判断参照系是静止还是做匀速直线运动。相对论相对性原理：物理体系的状态据以变化的定律，同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是用两个在互相匀速移动着的坐标系中的哪一个并无关系。问题：一辆地面上匀速运动的车上，从车顶，自由掉下一个物体，车上的人，与车下的人所观测到的运动轨迹不是相同的数学表达形式。不能用系数简单的统一。不同点是经典力学相对性原理只适用于描述机械运动的力学规律,采用的是各惯性系不变的绝对时空观,推导出的是伽利略变换,可以保证机械力学规律的坐标变换不变性,但不能保证电磁运动规律的坐标变换不变性,所以本质上只适用于低速力学现象。相对论（Relativity）的基本假设是相对性原理，即物理定律与参照系的选择无关。狭义相对论和广义相对论的区别是：前者讨论的是匀速直线运动的参照系（惯性参照系）之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系），并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。

相对性原理是力学的基本原理。对自然的研究和对自然力量的利用从一开始就是同使物体个体化（Individualization）联系在一起的，一个物体到另外一些物体的距离随时间发生变化，当这些“另外的”物体依然是所论物体的不可分割开来的背景的时候，我们就无法用数列对应于该物体的位置和位置的改变，也就是不能对物体的位置和速度施行参数化。牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中，在其根据运动三定律得到的第五个结论里面清楚地陈述了相对性原理。希望能对您有帮助，也祝您生活愉快！