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狹義相對論是基於狹義相對性原理與光速不變原理的力學理論。狹義相對性原理闡述了物理定律對於所有慣性系的等價性。依據光速不變原理,真空光速在所有慣性系中都不變。基於這兩條原理,人們可以得到描述參考系間坐標關係的洛倫茲變換。洛倫茲變換體現了空間與時間的統一性,還可以導出長度收縮時間膨脹質能等價以及電磁協變等等重要推論。

(閔可夫斯基時空和狹義相對論力學)

19世紀末,經典物理學在一些領域,如力學與電動力學,遭遇了理論與實驗上的困難。「以太」問題是其中最為嚴重的問題之一。以太是經典物理學中作為場介質而假設存在的一種物質。但基於斐索實驗邁克耳孫-莫雷實驗的結果,以太很可能並不存在。亨德里克·洛倫茲亨利·龐加萊等人在19世紀末至20世紀初為狹義相對論做了理論上的奠基。1905年,阿爾伯特·愛因斯坦以電動力學中的運動物體問題為出發點,基於光速不變假設與相對性原理,系統地闡釋了狹義相對論,證明了以太可以不必存在,並得到了質能等價等重要推論。(完善與驗證)

狹義相對論修正了牛頓力學中時間與空間各自獨立的時空觀,給出了高速運動物體更為精準的力學表述。經典電動力學也藉由狹義相對論得到了進一步的完善。在狹義相對論之後,愛因斯坦等人對於適用於慣性參考系的狹義相對性原理做了進一步推廣,得到了適用於所有參考系的廣義相對性原理。在相對性原理的基礎上,他們對於協變性與時空結構做了更為深入的闡述,得到了較牛頓萬有引力定律而言更為完善的引力理論,廣義相對論。(量子力學和量子電動力學)

兩條公設與洛倫茲變換

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直接推論

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「尺縮」與「鍾慢」

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質能等價

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電磁協變

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閔科夫斯基時空

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不變量與四維時空

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基本結構

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推論

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因果關係與光速

狹義相對論力學

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速度與加速度

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質量與四維動量

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相關效應

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都卜勒效應

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光行差

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雙生子效應

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歷史

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經典物理學的「以太」問題

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經典電動力學存在的疑難

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洛倫茲與龐加萊等人的工作

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愛因斯坦的工作

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理論的完善與驗證

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與其他物理理論的聯繫

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經典物理學

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廣義相對論

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量子理論

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外部連結

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