师：同学们好，我们先来解决一个问题。假如人类能利用飞船以0.2倍光速进行星际航行，飞船向正前方某星球发射一束激光，该星球上的观察者测量到的激光速度是多少呢？要描述一个运动，必须选定参考系。对于牛顿运动定律成立的参考系，我们称之为惯性参考系，在其中所有力学规律都是相同的。

　　举个典型例子，假设水流速度是V1，船在静水中速度是V2，那么船相对于岸的速度就是V1 + V2 。类比可得，观察者测量到的激光速度似乎应该是光的速度加上船本身的速度，一切看似顺理成章，物理规律也有序进行着，可实际上是这样吗？

　　19世纪末，艾文爵士说：“物理大厦现在已基本建成，剩下的工作不过是些修修补补。”然而，在经典物理阳光灿烂的天空中，漂浮着两朵乌云，也就是我们之后要学的相对论和量子力学。现在我们先来看第一片乌云——相对论。

　　19世纪70年代，英国物理学家麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波传播速度等于光速。但这个光速是相对于哪个参考系而言的呢？人们认为所有物质运动必定在某介质中，所以觉得应该有一种叫“以太”的物质。

　　1887年，迈克尔逊 - 莫雷做了个实验：让仪器在以太中以速度v匀速前进，光经过分光镜分成两束光反射回来后，观察到的时间应该不一样。可大量结果表明，在不同参考系中，光的传播速度都一样，这是为什么呢？当时人们为解决这个困难，提出三种可能：第一，麦克斯韦理论有错，正确的麦克斯韦电磁方程组应满足伽利略变换；第二，牛顿力学与麦克斯韦理论都对，但麦克斯韦理论只在某特殊惯性系中成立；第三，牛顿力学和伽利略变换不对，应该存在某一种变换，使麦克斯韦电磁理论在这种新变换下成立，这意味着牛顿力学要修改。

　　正是这种巨大分歧，给了爱因斯坦统一力学的机会。他很聪明，既然无法与事实争辩，那就说明常识有误。既然想不通，就不去想，把光速不变当作原理。既然找不到绝对静止的物质，那就研究相对性，把伽利略的相对性从力学规律拓展到所有物理规律。爱因斯坦的狭义相对论主要由两个基本假设组成，接下来我们看看由这两个基本假设引申出的时间延缓效应和长度收缩效应。