一切要从迈克耳逊?莫雷实验开始，这个科学史上最成功的失败。

于1856，1861和1865年麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831-1879）发表了三篇关于电磁理论的论文，建立起了那个"像诗一样美"的麦克斯韦方程组，这个方程组预言了一种物质：电磁波。

1888年，赫兹（Heinrich Hertz，1857-1894）通过实验证实了电磁波的存在，经计算，赫兹发现电磁波的速度等于光速。

也就是说，光实际上是电磁波的一种，光，是一种波。

那么，光速，作为速度，相对应的参考系应该是光波传播的介质，正如声音（声波）传播的介质是空气，所以声音的速度，是相对于空气而言的。

光呢？光可以在真空中传播，光传播的介质是什么？

以太？

当时的大部分科学家都是这样想的，以太，无处不在，即使在真空中，它也存在着，光在以太中传播，所以光相对于以太而言，速度为299，845千米/秒。

呵呵，以太这东西，自亚里士多德提出，牛顿和麦克斯韦倾力支持过后，现在，我们终于有机会证明它的存在了！就利用光速！

由于地球绕太阳运动，我们必定在穿越以太，同时又由于地球在自转，我们有时候会迎着以太穿越，有时会背着以太穿越。

由于我们相对于以太运动，这意味着光速对于我们会时快时慢。那么只要测出光速的变化，也就证实了以太的存在。

基于这种思想，1887年，在克利夫兰的凯恩应用科学学校（即现在的凯恩西储大学），迈克耳逊（Albert Michelson， 1852-1931）和莫雷（Edward Morley，1838-1923）进行了实验。

这次实验的严谨程度，前无古人，估计也后无来者了，所以物理学界都对这次实验满怀信心。可故事的发展往往是一波三折的，正所谓物极必反，读者可能已经猜到了：

光速没有变化！一丝一毫都没有！

本来这个实验计划要做半年，分别测量地球在近日点和远日点时对光速变化的影响，但是实验结果是如此确定无疑，这个只做了4天的实验就此夭折（实际上这个实验今天还在做）。

完了完了，史上最严谨的实验导致了史上最严重的失败，到底哪里错了了呢？

麦克斯韦方程组？不，它仿佛是上帝写成的，不可能是错误的；牛顿的波动光学？嗯，它的确是需要修改的，但是不是，还不是时候。

这时，有两个人，把目光移向了伽利略变换式，这个经典物理学的根基。

在伽利略变换中，假如你你的位置移动了5米的话，那么无论在你的眼中还是在我的眼中，你的位移都是5米；假如你的时间流逝了5分钟，那么我的时间也流逝了5分钟。

乍看之下，这是很正常的事，有什么问题吗？和迈克耳逊-莫雷实验的错误有什么关联吗？

爱尔兰物理学家乔治?斐兹杰惹（George Fitzgerald，1851-1901）于1889年提出，不管光相对于地球以什么方式运动，实验上没有测量到光速任何变化的原因是由于整个实验装置（和地球本身）在运动的方向上收缩。

基于这个图像，问题得到了解决??光相对于地球的速度"确实"依赖于地球穿过以太的运动，但是实验仪器收缩的大小正好满足光速仍然是299，845千米/秒的错觉。

同样的想法也由洛伦兹（Hendrik Antoon Lorentz，1853-1928）于19世纪90年代独立地提出，洛伦兹还把这个想法比斐兹杰惹向前推进了些，并于1904年建立了一组称为洛伦兹变换的方程（很快你就会在下面看到这组方程）。

这组方程描述了物体的长度和其他性质对于不同运动速度的观察者是如何"变换"的。鉴于洛伦兹的理论和思想更为深刻，同时也因为洛伦兹的名气，这种收缩现象我们现在称为"洛伦兹-斐兹杰惹收缩"而不是"斐兹杰惹-洛伦兹收缩"。

这个解释很好地解释了迈克耳逊-莫雷实验的结果，虽然会冒着被奥卡姆剃刀剃掉的风险，它至少为以太的生存留下了最后一点空间，但也仅此而已。以太已是一个奄奄一息，垂死挣扎的病人，只差一个医生来宣告它死亡了。

"以太必须死，因为相对论需要生！"

以太不用等很久，1905年5月，爱因斯坦就在德国的《物理学纪事》杂志上发表了这么一张死亡证??《论运动物体的电动力学》。这篇论文后来有一个很响亮的名字??狭义相对论。

有趣的是，发死亡证的爱因斯坦在那时还不是一名"Doctor"，他只是苏黎世联邦工业大学物理专业的一名本科生，时任瑞士伯尔尼专利局三级技术员。

小爱因斯坦在黑板前微笑Little Einstein smiling in front of

爱因斯坦提出，只要人们愿意抛弃绝对时间的观念，那么"以太"的概念就纯属多余。

所有的运动都应是相对的，这意味着没有人有资格说他是绝对静止的，并且以他自己来定义其他物体的运动。

严格地说，这种运动的相对性仅适合于相对于另一个观察者做匀速运动的观察者（因为狭义相对论的内容只适用于惯性系，也就是只做匀速直线运动的物体）。

在一个加速参照系中的任何人可以说他由于自己感觉到力的作用而运动。

举个例子，当一个电梯快速地启动和停止时，你的重量似乎在变化。而如果降落时，电梯降落的加速度比我们熟知的9.8还要快的话，你就会飘到电梯的天花板上，并且感觉到天花板对你好像有引力，仿佛天花板才是电梯的地板。

这就是爱因斯坦广义相对论的核心??等效原理。相比起狭义相对论的惯性系，广义相对论把这个思想扩充到包含加速运动、沿着弯曲路径的运动，以及重力的情况。

就这样，爱因斯坦伟大的广义相对论就诞生了。

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