賀宇宇

基本上可以認為是愛因斯坦想象出來的，不過中間也有愛因斯坦大量的數學計算，比如廣義相對論公式，運用到了的微積分等複雜的數學運算。

狹義相對論基於兩個前提：光速不變原理和相對性原理。簡單解釋，光速不變指的是在任何慣性參照系下光速都不變，而相對性原理指的是在所有的慣性參考系中都有相同的表現形式。

光速不變原理原理在求解麥克斯韋方程組中得到的，並由邁克爾遜-莫雷實驗證明，愛因斯坦以光速不變原理為基礎，推導出了著名的狹義相對論，包含四個方程式，其中一個就是洛倫茲變換！

而廣義相對論更體現除了愛因斯坦高超的智商和不同常人的思維方式。他發現自己的狹義相對論有瑕疵，只適用於慣性參考系，當引力開始起作用時，在非慣性參照系中並不能適用！

於是愛因斯坦大膽假想了他的廣義相對論，同樣基於兩個原理：引力和加速度等效，引力的本質是時空彎曲！

廣義相對論剛提出是並沒有得到廣泛認可，因為它缺乏實驗證據，不過隨著時間推移，科學家們證實了廣義相對論，比如說引力波，引力透像，還有白矮星的質量上限等！

所以，相對論一開始想象成分更多，這也更能體現出愛因斯坦與眾不同的思維方式和異於常人的智商！

宇宙探索

很遺憾地告訴題主，都不是！愛因斯坦是靠運氣得到相對論的。我十分誠懇地告訴題主：相對論和量子力學都是靠運氣獲得的。

在狹義相對論建立以前，洛倫茲通過假設存在一種我們今天叫做“洛倫茲收縮”的真實收縮，便可以在以太理論上解釋一切！這不需要相對論，就可以很好地解決問題了。洛倫茲不是靠想象獲得這一收縮的，而是計算。題主自己也可以根據邁克爾遜-莫雷實驗在以太理論上算出洛倫茲收縮。換句話，如果沒有愛因斯坦，狹義相對論已經有誕生的可能性了。但是洛倫茲所謂的收縮是真實的收縮，後來的實驗觀測顯示，不存在這樣的真實收縮。愛因斯坦是如何獲得狹義相對論的呢？其實愛因斯坦知道一個天文學觀測結果：光行差實驗。這個實驗可以也可以在以太理論上算出洛倫茲收縮。洛倫茲收縮是狹義相對論的核心。只要有了這個東西，狹義相對論就很容易建立。愛因斯坦之所以能建立狹義相對論，和他的直覺有一定關係，但是我覺得還不如說他的

運氣好是成功物理學家普遍的特點。運氣不好的基本成為不了優秀的物理學家。比如說後來的量子力學，海森伯和薛定諤兩個人在兩條不同的路上探索量子力學。薛定諤在一開始走了一個不算錯誤的錯誤之路，結果落後於海森伯！這就是運氣，薛定諤如果一開始就沿著他後來的路走，那麼第一個提出量子力學的就可能不是海森伯了！薛定諤的錯誤之路被後來的三個人走通了，這反過來說明薛定諤的運氣確實不好。

此外，還有霍金，霍金運氣是好的。無論是黑洞熵還是黑洞輻射，都不是霍金的首創，而是別人有了想法，霍金給算出來了！如果霍金運氣差，或許提出這些想法的人就已經算好了，論文也發了，霍金就只能繼續躺在病床上無人問津！

所以，我比較堅信：運氣是成功者最重要的力量之一。【最近讀了一篇討論運氣對學術研究成功率貢獻程度的文章。我覺得寫得很有道理，因為它的觀點和我的觀點不謀而合。】

當然，光有運氣也不行，還需要堅實的物理數學基礎，否則算出洛倫茲收縮就是一個巨大的攔路虎！愛因斯坦提出相對論，尤其是廣義相對論，數學曾一度讓他心力憔悴！所以，除了運氣就是堅實的功底。

科學聯盟

可能題主不是讀理科的，這應該是理科常識吧。高中就應該有吧。

我就只談狹義相對論發現的過程，不談廣義相對論。

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愛因斯坦時代，當時最快的東西就是火車，狹義相對論討論的是光速，當時的科技手段，怎麼做實驗驗證相對論？

正因為當時不可能驗證，被認為是人類理性智慧最高成就的相對論，是沒有獲得諾貝爾物理學獎的。

今天是怎麼驗證相對論的？

比如：飛機上放一個精確的原子鐘（動鍾）、發射衛星觀察相對論效應（gps）、粒子加速器中加速基本粒子......等等。

愛因斯坦說：想象比知識更重要 。

但對一般人來說是想象是「意淫、白日夢、腦補」，對愛因斯坦來說卻叫「理想實驗」，或者是物理學家費曼說的「規範想象」。

所以結論是：

狹義相對論是純粹思想實驗和邏輯推導，但是，即便當時沒有很高的觀測技術進行實驗驗證，也挑不出錯誤。

這是因為狹義相對論這是一個厚積薄發的過程，這是一個從伽利略、牛頓就開始的馬拉松長跑，愛因斯坦是最後一棒，衝到了終點站。

（狹義相對論不被愛因斯坦發現，其他人有可能發現，但是廣義相對論，如果不是愛因斯坦，可能還過兩百年都不會有人發現。）

狹義相對論所需要的兩個科學原理：

• 「相對性原理」
  
• 「光速不變原理」
  

是人類積累了幾百年的認知，而且有其他科學家的實驗驗證（MM實驗），以及電動力學的理論預言（麥克斯韋方程組）。

相對論就是在這兩個原理之上的邏輯推導。下面，簡單說一下這兩個【第一原理】。

相對性原理：任何物理學實驗都無法區分靜止和勻速直線運動的參考系，一切物理學規律在慣性系中等價。

你在地球上跳高不需要考慮地球的自轉和公轉。如同你在勻速行駛的火車打乒乓球不需要考慮火車運動。

無論是地球、月亮上、外星球（慣性參考系系），物理規律是一樣的，這幾乎也是不證自明的。

我們人類去過最遠的地方是月球，NASA的宇航員還特地驗證鐵錘和羽毛的下落速度一樣。

我們可以推而廣之，自由落體定律全宇宙都成立。所以，我們沒去過火星，依然能將探測器送上火星。

這些都說明慣性系平權的，不存在一個特殊參考系，這些都是非常符合直覺，幾乎不言自明，

所以，愛因斯坦將其上升全稱判斷：相對性原理（叫『公設、假設』都可以）。

「速度合成」和「伽利略變換」也就是說的運動的相對性，這很好懂：

比如：在勻速前進火車上，你拿一個小鐵球鬆開，掉到火車地板上，你覺得鐵球的下落是直線，但是相對地面觀察者（地球這個慣性參考系），卻是曲線。

圖很渣，意思明白就行，

火車參考系，球的下落是直線

地球參考系：因為下落的過程中，火車在運動，地名觀察者認為球的下落軌跡是曲線。（其實人也在動，這裡沒辦法描述。）

說簡單一點就是：你在行使的火車上將東西扔給同在火車另一個人，你根本無需考慮火車速度。但是，你要扔給火車外面的都人，就要考慮火車的速度了。

這些都是簡單的常識，幾乎不可能錯。所以，相對性原理錯了，那才是怪！

光速不變原理

光速不變原理不是常識，而且極其違背「速度合成」的直覺。但卻是一個有著精確實驗和電動力學理論推導作為支撐的的結論。

【邁克爾&莫雷實驗】簡稱【MM實驗】，是利用光的干涉原理做的實驗，非常之精確，幾釐米的誤差都可以測出來。

這個實驗是來找一種當時人們假設的光的傳播介質「以太」的。

地球在公轉，如果光的傳播介質以太存在，根據速度合成，地球不同方向上光速是不一樣的，可以通過干涉儀的干涉條紋觀測到。

但是，【MM實驗】顯示無論是那個方向上的光速都一樣。幾乎是沒有本法推翻。

這個實驗結果讓當時的科學界極為困惑，被稱為「一朵烏雲」，另一朵烏雲叫做「紫外災難」，催生了量子力學。

麥克斯韋建立的電磁學理論，預言了光是一種電磁波，那麼速度就是一個常數C：

光速竟然是個常數，當時科學界逗比了，怎麼想也想不通，所以稱為一朵烏雲。

名不見經傳的愛因斯坦，玩了一個「哥白尼反轉」，他說：

既然找不到以太，以太可能就是沒有，不需要「以太」這個額外假設，也可以很好的解釋，只要願意拋棄頭腦中根深蒂固的絕對時空觀，這個問題就迎刃而解。

這就是奧卡姆剃刀的典型運用。

只要將光速不變當做原理和，以常數c不變量，進行邏輯推導，就得到了時空這個變量。

這個方程就是就是洛倫茲變換：

我就還是用渣圖來講解推導過程，前提是隻要你懂勾股定理三條邊之間的換算關係：

• 第一原理：光速為常數C （「相對性原理」是隱含前提）
  

• 假設一輛勻速運行的火車，速度為V。
• 火車上有一個兩面鏡子組成的光子鍾，長度為1，光信號在鏡子兩面來回反射。
  

火車以V速運動，由於光速不變，火車以外的人，看到光在T時間內走了一個斜線，：也即：它們的關係，可以用直角三角形表示，

引用勾股定理，可以推出火車外的測到的時間T：

t=1/C，二者比值：

所以，t和T的比值，永遠小於1，也即【動鐘慢】。

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最簡單的邏輯學告訴我們：

邏輯推導前提正確，形式正確，結論一定正確。這幾乎是沒有辦法的駁倒、不言自明的結論。

比如：平行線不相交是不是正確的？這幾乎是不證自明的正確。

如果「平行線不相交」這個全稱判斷成立，所有三角形內角和等於兩直角（180度）必定正確。因為這是「同言反覆」，二者是等價命題。

綜上所述，為什麼狹義相對論可靠？

因為狹義相對論這幢大樓，建築在穩固的根基之上。

狹義相對論的的推導前提：光速不變原理和相對性原理，這兩個原理（Principle）非常穩固，是人類幾百年來認知的沉澱，且從未發現反例。

相對論都是在這兩個可靠原理之上邏輯推導，構建的「公理體系」，相當於幾何學的定理，只要你承認公設（axiom），證明過程正確，結論就必然正確。

一切何科學理論都是這樣的公理體系（axiom systems），環環相扣，你只有推翻原理公設，否則，不可能留縫隙給你。

今天的民間科學家很多連這個簡單的道理都不懂。他們不理解科學研究範式，不明白如何在第一原理的基礎上構建公理體系。可能是因為沒有受過完整正規的學術訓練有關。

「宇宙之書」的是上帝用數學寫就的，科學確定性、精確性，正是因為應用了數學和邏輯。

小漢字見大歷史

這個問題分兩部分。

首先是狹義相對論的部分，在這一部分，其實是有一些實驗基礎的。最重要的實驗當然是麥克爾遜莫雷實驗，他們本來想測量出地球相對於絕對靜止空間的運動，用的是光學干涉的方法，儀器的精密度是夠的。但他們沒有測量到地球相對於絕對靜止空間的運動，這是一件很奇怪的事情。他們沒有辦法解釋，後來愛因斯坦發現他們的實驗中用到了一個假設：光的速度可以疊加上地球的運動速度。愛因斯坦推翻了這個假設，換了一個新的假設：光的速度不可以疊加上地球的運動速度，光速永遠是光速，不會變的。所以，這個思路一下就推出了一個更震撼的結論：絕對靜止的空間，不存在的！這是狹義相對論的基本邏輯過程，是有實驗基礎的，當然不是大量的實驗，也就一個實驗。

其次是廣義相對論部分，那是沒有實驗的，有水星近日點的觀測數據，但愛因斯坦也是後來才想起這些數據的，一開始愛因斯坦是完全用邏輯思維推出廣義相對論的。我覺得你的用詞是錯誤的，這不是“想象”出來的，而是用邏輯的推演的。

瀟軒

愛因斯坦是一位理論物理學家，而不是實驗物理學家，他在創立相對論的過程中，並沒有做過什麼具體的實驗，思想實驗倒是有。不過，相對論也不是愛因斯坦憑空創立的，而是有著相應的時代背景。正所謂時勢造英雄，愛因斯坦就是那個時候物理學界橫空出世的英雄。

相對論有狹義和廣義之分，區別就是有沒有涉及到引力，前者沒有，而後者有。在狹義相對論誕生之前，物理學界面臨著一些難題。麥克斯韋得到了光速的計算公式，表明真空中的光速是一個定值，與參照系的選擇似乎是無關的。不久後，邁克爾遜和莫雷通過精密的實驗證實了光速不變的預言（這個實驗最初是為了驗證以太的存在，但後來成為光速不變原理的實驗證據）。

對於上述現象，當時一些著名的物理學家試圖修補經典物理學，例如，洛倫茲提出了長度收縮效應來解釋光速的不變性。只有愛因斯坦提出了完全不同的解釋，他認為光速不變是成立的，並且物理定律也是如此，由此他創立了狹義相對論。從中推導出的鐘慢效應、質能方程，最終都得到了實驗的證實。

由於引力無法納入狹義相對論的框架，並且狹義相對論只能在慣性參照系中使用，所以愛因斯坦決定構建一種適用範圍更為廣泛的理論——廣義相對論。廣義相對論不但滿足慣性參照系，而且還滿足非慣性參照系。廣義相對論的創立並沒有基於任何實驗，這一切都是靠愛因斯坦極為睿智的物理學思維而得到的。直到廣義相對論誕生之後，它的預言才被實驗逐一證實。

火星一號

相對論是基於純粹的數學構想產生的，以至於相對論發表十年後，第一個驗證，光線受到引力造成彎曲，才通過一次日全食獲得驗證。之後近百年，理論的其它部分才不斷地得到事實驗證。但是基於其理論的數學推衍部分再遇老問題，其中部分內容，如蟲洞、白洞等無法得到證實和驗證。

這種理論創造方式，可以說是基於主觀的想象得出來的。但是，這種想象，不是胡亂的臆想，而是基於嚴密的數學方法推理得到的想象。這種理論創造方式，影響了西方近百年來的物理發展方式。一些基於數學模型的物理假說，近百年來不斷湧現，以致物理的驗證水平遠遠滯後，其中部分內容 例如弦理論，至今甚至還未想出驗證的方法。

這種通過數學推演產生理論假說之後再驗證的理論創造方式，與經典的物理理論基於實驗基礎的理論產生方式非常不同，更有利於發散性、開拓性地思考，產生新的理論假說。

但是，這種純粹基於數學方法產生理論假說的方式，也存在嚴重理論創造方法的缺陷。也就是數學能夠推演的主觀想象的數學擬合結果，是否就一定是現實呢？這個答案是不一定的。

因此，對待西方的物理假說，要基於唯物的物理驗證才可確定其為物理理論，而非基於數學的假說，以免數學結果造成的誤導。現在這種錯誤認識很普遍，僅僅是由於不懂這種方法使用的數學。

一個數學規律，擴展出已驗證範圍之外使用，不一定正確；

一個數學規律，可以數學成立，但不一定可以達到數學擬合的唯一性表達的目的，如混沌系統和隨機系統的數學擬合。而無驗證，就意味著，我們並不知道，這個系統是否可以用簡單線性擬合，還是用混沌方法擬合，還用用隨機方法擬合，那麼，以上三種系統，結論完全不同。

霹靂火76228767

老愛的相對論其實都是無法經過檢驗的假說而己，因為光速的速度實在是太快，目前還無法用試驗的方法檢驗正偽，只是通過一些數學計算而得知可能存在的情況而形成的假說，例如黑洞、時間虧損、質量虧損等。所有這些都不能說它對與錯，如果你認為是錯的，那麼你必須能做一個試驗證明它是錯的，但做這樣的試驗幾乎沒什麼門路，哪怕是一億億年後也無法做這樣的驗證試驗。儘管如此，人們寧願相信老愛的理論正確！因為他是名人，曾獲諾獎！

光巖64074803

這是個謬論當道的大時代真科學被無情邊緣化了！別無知的認為愛因斯坦推翻了牛定律，那叫痴人說夢！相對論就是地心說的陰魂復活，它在自然真象面前就是一地亂雞毛！牛力學是幾千年人類認識自然的大集大成是對自然普適的規律的準確描述，誰俢正誰是倒黴蛋！相對論是個啥鬼不過是愛氏閉門造車的嬉耍猴子的唯心怪胎，宇宙的運動是絕對的何來的靜質量，相對論中的靜質量m0是怎麼確定的？世人從來不探究這個至命死結問題，都只會人云亦云的閉著眼睛說胡話，所以不反相對論就是真的不懂相對論，相對論的錯是根本之錯只能無情的剷除毫無俢正價值！物理學中的靜質量，動質量，光速上限統統是相對論杜撰的違背客觀自然規律的謬論謊言！不是你錯了，是相對論這個怪胎錯了，以地球為參考系就天真的認為地球就是靜止的就得到了靜質量這種讓猴子們都笑掉牙的怪論還被學界奉為圭臬真是人類科學史上的大悲哀！。愛因斯坦都尿褲子的問題！兩個等質量的靜止人互推對方就會等速分離運動併產生動質量增大，請回答他們增大的質量從何而來？張雙南，袁嵐峰兩樓主的回答很明白就是說相對論中的動質量增大就是胡說八道的謊言，既然兩個等質量的人相推無法產生動質量增大，難道以小推大或以大推小就能產生動質量增大嗎，低速時無法產生難道高速時就能產生動質量增大嗎！動質量，靜質量高能物理學中的這對難兄難弟還要愚民多久，耍猴多久才能被掃入垃圾桶中，全世界人民視目以待！

綠水青山48936175

首先得堅定光速的實驗結果篤定在各個參考系中不變，這樣才有了相對論。還是更佩服那些測量的科學家和洛倫茲，站在巨人肩膀上，愛因斯坦才有了這種成就

所以學習很關鍵，還有一丁點運氣和大膽猜想

手遊變態版

狹義相對論的實驗基礎是邁克爾遜－莫雷實驗，證明了在任意參考系中真空中的光速是不變的。在愛因斯坦之前所有科學家都認可牛頓的時空觀，認為有以太存在，認為時間和空間不隨參考系的選擇而改變。為了解釋光速不變的實驗結果，洛倫茨提出了洛倫茨變換，但他依然是在牛頓時空觀下做修正。直到愛因斯坦提出狹義相對論才打破了牛頓的時空觀。所以說狹義相對論是在別人的實驗和理論基礎上提出的。

至於廣義相對論，理論基礎很簡單，非慣性系中的慣性力等效於慣性系中的引力，這算是牛頓力學的一個簡單推論。愛因斯坦以它為基礎做了很多的推演，在當時來說是沒有嚴格的實驗證據支持的，完全是愛因斯坦獨創的理論。後續的各種實驗和觀測結果證明了相對論是正確的。現在人類生活天天都離不開相對論的支持，如果沒有相對論的準確修正，手機定位的誤差將會大於百米

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關鍵字: 想象 相對論 科學

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