著名物理學家愛因斯坦在1905年創建了狹義相對論，說起狹義相對論，肯定大家腦海中的第一印象就是深奧、難懂，要是提起狹義相對論的推導過程，那肯定又是一群密密麻麻的數學公式，的確，任何的物理理論都需要使用數學的方式去表達，但作為狹義相對論的創建者愛因斯坦來說，支撐整個狹義相對論體系的兩大基礎卻並非是通過公式推導的，而是愛因斯坦通過自己的愛好得出的，愛因斯坦最早面試專利員的時候簡歷上寫了兩個愛好：愛因斯坦的老婆愛拉小提琴，而愛因斯坦喜歡思想實驗，所以愛因斯坦的愛好是拉小提琴和思想實驗，今天筆者就通過思想實驗的角度，與大家通俗的講解一下狹義相對論的兩大基礎之一：狹義相對論性原理。

狹義相對論的先導伽利略相對論性原理

狹義相對論性原理在相對論中算是一個比較好理解的原理，而且這個原理也並非愛因斯坦首次提出的，早在幾百年前，偉大的意大利數學家伽利略就提出了與其類似的伽利略相對論性原理，別看狹義相對論性原理與伽利略相對論性原理都有一個相對，但性質卻是完全不同的，伽利略認為：在任何慣性系中，力學規律保持不變，物體在參考系中不受力會保持靜止或者勻速直線運動的狀態，這個參考系就是慣性系，當我們在慣性系中做實驗的時候，舉個例子：我們正在乘坐一輛保持勻速直線運動的火車上，如果我們不看窗外，我們是無法判斷這輛火車是靜止還是運動，既然從人的主觀上無法判斷火車的狀態，那我們可以選擇一個小實驗：例如小球自由落體實驗，如果這輛車處於加速運動，那麼我們就可以通過小球下落方向的改變，輕而易舉的判斷火車的狀態，但因為這輛火車處於勻速直線運動，即不受力，所以我們也無法從小球的落體運動中判斷火車是靜止還是運動，因為在任何慣性系中，力學規律保持不變，這就是著名的伽利略相對論性原理，後來伽利略還提出了伽利略變換，這是一種針對於慣性系的座標變化方法。

經典力學與電磁學的矛盾

而愛因斯坦卻對這件事情產生了不同的看法，因為在伽利略的時代，物理學的研究範圍僅僅侷限於力學，而在愛因斯坦的時代，熱力學、電磁學等其他物理學分支都已經誕生了，而且光學、電磁學與傳統的伽利略相對論性原理產生了激烈的矛盾，伽利略相對論性原理無法解釋高速運動的物質，基於這些問題，愛因斯坦提出了這樣的思考：難道在慣性系中，僅僅是力學規律不變嗎？

伽利略相對論性原理之所以對電磁學產生了矛盾，是因為伽利略相對論性原理是基於絕對時空建立的，即時間、空間與參考系的運動與選擇無關，時間與空間永遠是絕對的、固定的，這種伽利略相對論性原理只能解釋物體在低速運動的座標變換，但對於高速運動及電磁過程則都不成立。

狹義相對論原理的基礎：洛倫茲變換

1904年，荷蘭物理學家洛倫茲發現了伽利略變換與電磁方程不能相融的問題，這意味著兩者不能同時正確，但兩者看上去又都是天經地義的，於是洛倫茲忍痛割愛，拋棄了伽利略變換，憑藉著自己天才般的數學天賦，強行的建立了一個變換式，即洛倫茲變換，洛倫茲變換中提到了時間、空間與速度的關係，但是作為經典力學絕對時空的捍衛者，洛倫茲選擇將時間、空間、速度間的關係看成一種數學的輔助手段，聲稱其並不具有物理意義。

狹義相對論性原理誕生

愛因斯坦認為上帝一直是一個喜歡簡單的老頭子，上帝喜歡將複雜的問題簡單化，討厭將簡單的問題複雜化，於是愛因斯坦提出了這樣一個假設：在任何慣性系中，所有的物理規律保持不變，所以愛因斯坦利用洛倫茲變換將時間與空間這兩個因素也加入了座標變換之中，構建了四維時空，並且成功的解決了經典力學與電磁學不能相融的問題，現在將情景轉回到那輛均速直線的火車中，我們使用小球自由落體實驗不能判斷火車的狀態，那麼我們進行電磁實驗、進行熱力學實驗就能判斷火車的狀態了嗎？顯然也是不能的，因為上帝的平等的，在慣性系中誰也逃不出這個規則，所以說在任何慣性系中，所有的物理規律保持不變才是正確的，這個原理也成為了狹義相對論的兩大基礎之一，狹義相對論性原理在數學上表達就是洛倫茲變換群，後來愛因斯坦根據這個原理推導出了時間膨脹、尺縮效應等等理論。