相对论之前对于运动、时间、空间的理解:牛顿运动定律和力学认为时间和空间是绝对的。
物体的运动是相对的,对于力学定律、运动定律、物理定律在一切惯性参考系都是一样,在伽利略的一艘匀速行驶的船上的思想实验中,船上的运动与陆地上的运动别无二致,你在陆地上能跳多远,你在船上也可能跳多远;
光速是绝对的,且是自然界中最大的速度。
在爱因斯坦的站台与火车上观看闪电的思想实验里,可以理解到同时是相对的;
在爱因斯坦的火车站台与火车上观察火车上上下运动的光束的实验里,可以理解到处于不同运动状态的时间的尺度(流逝)是不一样;根据时间=距离\速度,站台上的观察者观察到运动的火车上的物体来说,运动的火车上的物体的时间的流逝的尺度要慢于站台上的观察者自身流逝的速度。同时,空间的尺度(长宽高的度量)也相对来说要小。
所以处于相对运动的物体及相对的时间和空间是相对的,所以,时间不能脱离于空间,所以时空是一体的,我们的世界应该是一个四维的时空。
这就是狭义相对论。
广义相对论是需要把引力和加速运动情况考虑在内,在爱因斯坦的电梯掉落和思想实验中,引力和加速度在局部的参考系内是等效的,引力存在是因为自身作为物质的存在而引起时空的弯曲(重力质量与惯性质量等效),同样地,引力大的时空点(如海拔低的地方)也有尺缩钟慢的效应。
在低速的世界里(相对于光速来说),尺缩钟慢的效应小到可以忽略不计;
我们对于时间和空间的理解通常是基于直线与欧几里德几何,但是,正如爱因斯担所说,空间与时间并非笔直,而是被策略弯曲的。
狭义相对论说明了空间和时间是如何连接的;
物理学定律在匀速运动时是不变的。
时间和空间从根本上连接在一起的,特别是相对运动的观察者之间一定经历着以不同比率流动的时间,时空的性质之一是它满足非欧几里德几何,尤其是两个事件之间的距离不仅仅涉及它们在空间中的位置,也涉及它们的时间;另一个性质是只有相对的位置和相对的移动是重要的,所以没有单一的特权观点。
爱因斯坦最初想要把他的理论命名为不变量理论,因为理论的要点在于光速并不是相对的大小,而是一个不变的常量;
阻碍运动的惯性质量同遭受重力的质量是相同的;
自然的根本组成不是粒子,而是场,场的作用是储存能量;