意大利物理學(xué)家伽利略最早提出伽利略速度相加原理，提出在行駛的車輛里順向投球，對(duì)于靜止的觀察者來(lái)說(shuō)球的速度是車輛的速度加上投球的速度，這和同樣的靜止投出同速度的球，在觀察者來(lái)說(shuō)，是同樣的。物理學(xué)家牛頓在總結(jié)了物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，引入了伽利略速度相加定律，創(chuàng)建了牛頓力學(xué)。
19世紀(jì)后，英國(guó)理論物理學(xué)家麥克斯韋建立了麥克斯韋方程組的電磁學(xué)定律，并根據(jù)該方程式組推論出電磁波在真空中的傳播速度是30萬(wàn)千米每秒，光也是一種電磁波，所以光速為每秒30萬(wàn)千米。麥克斯韋方程組并沒(méi)有能說(shuō)明30萬(wàn)千米的秒速是以什么為基準(zhǔn)的。就是對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的觀察者，沒(méi)有說(shuō)明清楚電磁波的速度有沒(méi)有加上或減去觀察者的速度。
愛因斯坦在后來(lái)提出“電磁波原本就沒(méi)有速度基準(zhǔn)，無(wú)論用什么基準(zhǔn)來(lái)看，光速都是相同的。”。這被稱作光速不變?cè)?。愛因斯坦注意到伽利略速度相加定律與光速不變?cè)淼木薮竺埽瑸榻鉀Q這一問(wèn)題，愛因斯坦創(chuàng)立了狹義相對(duì)論。
為了解決這一矛盾，愛因斯坦以光速不變?cè)頌榛A(chǔ)，提出時(shí)間的流逝速度，物體與空間的長(zhǎng)度會(huì)隨著觀察者所處的位置的不同而變化，也就是說(shuō)，時(shí)間與空間不是絕對(duì)的，而是相對(duì)的。愛因斯坦推導(dǎo)出，物體運(yùn)動(dòng)的速度越接近光速，空間收縮效應(yīng)越明顯，時(shí)間相對(duì)的變慢。時(shí)間與空間不是各自獨(dú)立伸縮的，而是同時(shí)伸縮的。時(shí)間與空間因?yàn)榛ハ嗦?lián)動(dòng)伸縮被當(dāng)為一體，被統(tǒng)稱為時(shí)空，所以可以說(shuō)，我們生活的世界是三維的空間加上一維的時(shí)間，組成的四維時(shí)空。
由狹義相對(duì)論推導(dǎo)出來(lái)的質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式：E=mc平方。E表示能量，m是質(zhì)量，c表示光速。之前的物理學(xué)家認(rèn)為持續(xù)的給物體注入能量后，物體的速度可以無(wú)限加速。而狹義相對(duì)論認(rèn)為，持續(xù)不斷的給物體注入能量，物體的運(yùn)動(dòng)速度也不可能超過(guò)光速，那么那些能量哪里去了，答案是能量轉(zhuǎn)換成了質(zhì)量，原本用來(lái)加速的能量變成了被加速物體的質(zhì)量而儲(chǔ)存下來(lái)，所以被加速的物體的速度越接近光速，其質(zhì)量也越大，加速需要的能量因?yàn)槲矬w質(zhì)量的增加，也越來(lái)越多，所以無(wú)論用多少能量去加速物體，被加速的物體永遠(yuǎn)達(dá)不到光速。
太陽(yáng)的中心主要是由氫組成，核心溫度1500萬(wàn)攝氏度，壓力2500億地球上的大氣壓，在太陽(yáng)中心的超高溫，超高壓下，核聚變反應(yīng)使四個(gè)氫原子核聚變反應(yīng)為一個(gè)氦原子核，氦原子核比四個(gè)氫原子核輕百分之0.7，失的百分之0.7的質(zhì)量變成能量的方式輻射出來(lái)，這就是太陽(yáng)發(fā)光發(fā)熱的原理。
我們生活的世界由原子組成，原子由原子核和電子組成，電子是基本粒子，不可再分，電子其實(shí)就是光子。原子核由質(zhì)子，中子組成，質(zhì)子，中子由上下夸克組成，上下夸克是基本粒子。上夸克的質(zhì)量大約是電子的五倍，下夸克的質(zhì)量大約是電子的十倍。質(zhì)子由2個(gè)上夸克和1個(gè)下夸克組成，從加法來(lái)說(shuō)，質(zhì)子的質(zhì)量應(yīng)該是電子的20倍，實(shí)際上，質(zhì)子的質(zhì)量是電子的1850倍，就是說(shuō)夸克本身的質(zhì)量只是質(zhì)子質(zhì)量的百分之一，那么其余百分之99的質(zhì)量是哪里來(lái)的？夸克其余的質(zhì)量來(lái)源于夸克本身的運(yùn)動(dòng)速度~動(dòng)能，和把夸克束縛在一起的一種基本力~強(qiáng)力，夸克之間的距離越遠(yuǎn)，強(qiáng)力越大，在強(qiáng)力的束縛下，3個(gè)夸克無(wú)法分開，只能以一個(gè)整體~質(zhì)子的形式存在，夸克被強(qiáng)力束縛的同時(shí)也在以接近光速的速度運(yùn)動(dòng)，所以質(zhì)子里不僅有來(lái)自強(qiáng)力的能量，還有夸克自身的動(dòng)能，根據(jù)質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式，能量與質(zhì)量是可以轉(zhuǎn)換的，所以這些被束縛在質(zhì)子中的能量，在外界測(cè)量者來(lái)說(shuō)，表現(xiàn)為質(zhì)量而被測(cè)量到。百分之99的質(zhì)子的質(zhì)量是由質(zhì)子內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化而來(lái)。
歐洲大型對(duì)撞機(jī)，利用電磁力，也就是電力，能夠把質(zhì)子加速道光速的百分之99.9999991。質(zhì)子以接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨著速度的增加，質(zhì)量會(huì)越來(lái)越大，質(zhì)量1 克的物質(zhì)被加速到光速的百分之99時(shí)，表現(xiàn)的質(zhì)量大約是7.1克，加速到光速的百分之99.9999991時(shí)，表現(xiàn)的質(zhì)量是7450克。當(dāng)被加速到這個(gè)速度的兩團(tuán)物質(zhì)對(duì)面相撞后，撞擊后的能量將轉(zhuǎn)化為物質(zhì)，生成質(zhì)子中原本沒(méi)有的基本粒子，2013年，獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的希格斯粒子就是這樣在2012年發(fā)現(xiàn)的。狹義相對(duì)論與廣義相對(duì)論合稱相對(duì)論，相對(duì)論和量子力學(xué)構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基礎(chǔ)，代表了人類探索宇宙原理智慧的偉大成就。
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