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这项关于空间尺度的关系的学说是洛伦兹变换理论。因此，只有在洛伦兹变换理论基础上转变运动状态，光速才可以保持恒定。
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洛伦兹变换理论
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在相对论出现以前，洛伦兹从存在绝对静止状态的观念出发，通过考虑物体运动发生收缩的物质过程得出了洛伦兹变换。在洛伦兹的理论中，变换所引入的量仅仅是作为数学上的辅助手段，并不包含相对论的时空观。
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爱因斯坦与洛伦兹不同，以观察到的事实为依据，立足于相对性原理和光速不变原理两条基本原理，着眼于修改运动、时间、空间等基本概念，重新推导出了洛伦兹变换，并赋予洛伦兹变换崭新的物理内容。在狭义相对论中，洛伦兹变换是最基本的关系式，狭义相对论中如同时性的相对性、长度收缩、时间延缓、速度变换公式、相对论多普勒效应等运动学结论和时空性质等都可以从洛伦兹变换中直接得出。
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光速不变原理
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光速不变原理是爱因斯坦的狭义相对论的最基本的出发点。在狭义相对论中，光速不变原理是指在任何情形下观察，光在真空中的传播速度都是一个恒定的常数，不会随光源或观察者所在参考系的相对运动而改变。这个数值是299792458米/秒。光速不变原理是可以通过联立麦克斯韦方程组解得的，而且光速不变原理已由迈克尔生—莫雷实验证实。在广义相对论中，由于所谓惯性参照系不存在了，因此，爱因斯坦引入了广义相对性原理——物理定律的形式在一切参照系都是不变的。这使得光速不变原理可以应用到所有参照系中。
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图解时间简史：人人都可以读懂的霍金 爱因斯坦的解答
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在1905年，爱因斯坦颠覆过去所有的猜测和想法，提出了一种合理的解释：光速不变原理。这一原理让媒介以太（能媒）也失去了存在的必要性。
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图解时间简史：人人都可以读懂的霍金 [:1700895547]
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图解时间简史：人人都可以读懂的霍金 7 相对性原理 伽俐略提出的相对论
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人们常说，不同环境需要不同的生存法则，环境变了，我们的生存法则也需要改变，而有一种法则是永远不变的，那就是物理法则。
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不会变化的物理法则
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简单来说，相对性原理就是无论谁从什么样的角度来看待物理学，物理法则都不会发生变化。无论是在地球、月球、其他的星系，或者任何运动状态下，它都是不变的。
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首次将相对性原理以明确的形式应用于物理学的人是伽俐略。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。
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人们在观察物体运动的时候会思考一个问题：究竟船是动的还是静止的呢？对这些问题的思考就是相对性原理被发现的原因。
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深入的思考也许让问题变得复杂起来。如果考虑船是运动的，那么船就必定具有一定的速度，当船开始笔直地朝一定方向行驶时，船的运动状态就会发生改变，运动着的船的速度又会发生什么样的变化呢？
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特别强调
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再回到光的话题。在伽利略提出相对性原理后，爱因斯坦又将物体运动的相对性原理扩展到光的研究领域。不过扩充之后带来一个难题就是“绝对时间”和“绝对空间”的想法不再适用了。这是因为，导入新的想法后，则可以推出这样的结论：时间与空间的尺度，在运动状态下会发生变化。这就是狭义相对论。
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“萨尔维蒂”大船