相对性原理

在物理学中，相对论原理是要求描述物理定律的方程与所有参考框架一样。

公元前300年，希腊哲学家亚里士多德认为，重的物体比不重的物体坠落得快。亚里士多德的自然科学在西方思想界最流行了2000年。

1600年，意大利天文学家伽利略-伽利莱证明了所有物体下落的加速度是相同的。因此，物体以恒定的加速度运动的时间越长，其最终速度就越快。另外，如果在真空中以相同的高度从静止状态(初速度为零)落下不同质量的物体，无论其质量大小，它们落地的速度都是相同的。伽利略的实验发现和牛顿在数学上发展的运动定律，催生了现代科学。

伽利略的相对论原理指出："用机械的方法是不可能说出我们是在移动还是保持静止的"。如果两列火车以相同的速度向同一方向行驶，那么坐在任何一列火车上的乘客都无法发现其中一列火车在移动。但是，如果乘客以一个固定的参照物，一个固定的点，比如说地球，那么他就能注意到任何一列火车的运动。另外，如果一个人站在地球上，他将无法看到地球在移动。

这个原理只是从观察中得到的。比如说，我们乘坐飞机以恒定的速度行驶，我们可以从飞机内部走过，而不会发现有什么特别的地方。

从实际的角度来看，这意味着牛顿运动定律在所有惯性系统中都是有效的，这意味着那些处于静止状态的系统或相对于被认为是静止状态的系统以恒定速度运动的系统。这就是惯性定律：静止的物体继续保持静止状态，运动的物体除非受到外力的影响，否则继续沿直线运动。伽利略坐标系是惯性定律有效的坐标系。伽利略和牛顿的力学定律在伽利略坐标系中有效。如果K是伽利略坐标系，那么其他系统K'如果相对于K静止或按惯性定律运动，也是伽利略坐标系，相对于K'，伽利略和牛顿的力学定律和相对于K一样有效。

换句话说，如果一个质量m相对于伽利略坐标系K在一条直线上静止或以恒定的加速度运动（恒定的加速度可能等于零，在这种情况下，速度将保持不变），那么它也将相对于第二个坐标系K'在一条直线上静止或以恒定的加速度运动，但前提是惯性定律在系统K'中有效（换句话说，前提是它是一个伽利略坐标系）。

因此，如果我们要观察一个恒速运动系统中的效应，我们可以直接应用牛顿定律。如果运动系统的速度加快了（或者我们相对于它的速度加快了，比如从地球上看星星），那么我们就必须引入虚力来补偿这种效应。

这些虚力称为离心力和科里奥利力。

牛顿运动定律对于比光速慢的速度，在力学上是准确的。对于接近光速的速度，则需要运用爱因斯坦的特殊相对论的发现。

为了描述宇宙中机械发生的事情，物理学家使用质量、长度和时间。在伽利略和牛顿的物理学中，这些量在整个宇宙中保持不变。

随着爱因斯坦的狭义相对论，这些量是可以改变的。

问题和答案

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