狭义相对论的一些介绍
狭义相对论从提出到现在已经一百多年了，人们对这个理论的认识自然也不能一直停在一百多年前。
这篇帖子就是想要帮助大家重新整理一下狭义相对论的思路。
一、我们先来复习一下如何算一条线段的长度。
如果我们在平整的地面画一条短线，如何计算线的长度？这个谁都会算，那就是末端的坐标减去始端的坐标，比如用尺子量，
拿到始端和末端的读书，相减得到直线的长度。
这里量一条直线，一维坐标系就可以了。
但是如果我们偏偏要找麻烦呢？非要把这条直线斜着量？那也简单的很：
要测量线段长度也不过是测量出「甲」和「乙」的长度，然后勾股定理算出来。
也就是(末端横坐标 - 起始端横座标)^2 + (末端纵坐标 - 起始端纵座标)^2
明显是把这条线拆解成横着的和纵的的嘛~
如果我们再找麻烦，非要在一个三维的坐标系中来计算呢？那也不难，依葫芦画瓢，把线端拆成三部分：横、纵、竖，这样一来，计算方法就是：
(末端横坐标 - 起始端横座标)^2 + (末端纵坐标 - 起始端纵座标)^2 + (末端竖坐标 - 起始端竖座标)^2
依次类推，可以放到任意正整数维的坐标系里面来算。
可是，实际上有个问题，我们这样算长度，是有条件的。
那，当然这些方法来自于我们的生活经验，我们的生活经验是，时间是用来给不同的事件加标签用的，加了时间标签就可
以知道事情发生的先后顺序了。
二、闵可夫斯基空间
但是 Einstein 的狭义相对论提出了一种很棒的思路，就是为什么我们非要把自己的眼界放在三维空间中呢？我们可以把时间也放进来作为一个坐标分量，而我们不再去算两个地点的空间距离，而是去算发生的两个事件的间隔（既包含了时间部分，又包含了空间部分）。
我们继续前面的思考。
计算两个点的空间距离的方法我们已经掌握了，那么我们如何通过一种方法来把时间因素也加进来呢？
我们的方法是通过定义一种新的两点距离的计算方法来实现的。
我们上面的那种计算两点距离的方法，是在欧几里得空间的距离的计算方法，我们在狭义相对论中定义的新的方法是闵科夫斯基空间的距离计算方法。
比如我们要计算「事件甲」和「事件乙」之间的时空间隔，事件甲发生在「地点甲」，事件乙发生在「地点乙」，那么时空间隔的计算方法是：
(地点乙横坐标 - 地点甲横座标)^2 + (地点甲纵坐标 - 地点乙纵座标)^2 + (地点甲竖坐标 - 地点乙竖座标)^2 - (时间乙发生的时间 - 时间甲发生的时间)^2 看啦，只不过是把时间差减掉而已。
细心的读者立刻就会提到一个问题：
「咦？你这个计算方法有毛病嘛！！量纲不统一的啊！！！」
没错，你掌握了物理的一大精髓啊，量纲分析是推导完成后首要任务的。
不过这里的要改进也忒简单了点，改成这样：
(地点乙横坐标 - 地点甲横座标)^2 + (地点甲纵坐标 - 地点乙纵座标)^2 + (地点甲竖坐标 - 地点乙竖座标)^2 - (时间乙发生的时间 - 时间甲发生的时间)^2 * 某个速度^2 好了嘛。
其实这就是 1907 年 Minkowski 对 Einstein 的狭义相对论的解释，而这种解释，就是那个年代最杰出的解释。
如果能明白这个距离的定义，狭义相对论最重要的一点您就掌握了。
三、「某个速度」
可是可是，这个「某个速度」是嘛意思啊？这是个什么速度啊？？？
什么速度捏？我们只好去搜肠刮肚，找遍我们已知的整个物理规律，发现这样一件很奇妙的事情。
那就是 Maxwell 方程组，把四个方程化简下，得到电磁波的波动方程。
波动方程告诉我们这样一件事情，那就是这个波速跟时间和空间坐标都没关系。
什么意思啊？那就是说这个电磁波的波速不管我们是站在路上看，还是骑车看，还是坐火车看，这个波速都是
一样的测量值！
好吧，这说明电磁波的波速是我们所生活的世界的属性，是时空本身的一种性质。
那么我们可以用这个波速代替上面那个计算间隔的方法中，试试吧。
然后我们经过很多的测试，发现这样做没啥问题。
这样狭义相对论完成了。
四、物理解释
当初 Einstein 嘲笑说，Minkowski 用那么数学的那么复杂的语言来描述狭义相对论，物理学家可就不会弄清楚了。
确实，这是很数学的描述。
我们需要把数学跟物理联系起来。
物理中有一个非常重要的任务是寻找不变量。
为什么呢？因为不变量是我们进行计算的基础。
在狭义相对论中，我们有一个不变量，那就是上面提到的 Minkowski 空间中的四维距离。
也就是说，我们在两个惯性系中对同一个事件间隔的描述是一样的，或者说，我们从一个惯性系变换到另一个惯性系的时候，两个事件之间的四维距离是不变的。
这就是狭义相对论中的间隔不变性，这就从数学扯到物理上了。
在计算的时候，利用不变量把两个表示联系起来，然后解方程，就可以得出我们想要的结论了。
五、关于时空图
狭义相对论中有很多悖论。
解决很多悖论问题有一个很有效的手段就是绘制时空图。