一个艰难的决定
以太：我演砸了吗？我怎么觉着才刚刚开始？！
身负众望的以太理论眼看要宣布垮台了，这意味着什么？
这意味着，不是牛顿错了，就是光错了。
那位老师说了，牛顿错了有什么了不起，改呗！
太对了！
可是，您可能不太了解当时的情况。
19世纪，理论物理学达到了一个巅峰状态，面对广袤的大地和无垠的夜空，人们信心空前。
1781年3月13日，喜欢看星星的强人——英国古典作曲家、音乐家、天文学家兼恒星天文学之爹赫歇耳爵士，用望远镜发现了太阳系第七颗行星——天王星。
于是大家纷纷把望远镜对准它。跟着，诡异的事情发生了。1800年以后，天王星像被谁踩了尾巴，忽然越跑越快，到1830年左右，它似乎搞累了，又慢了下来。
人们百思不得其解，只好翻翻书，问问牛爷对这事怎么看。根据牛顿理论，预言了导致这一怪事的原因：天王星轨道外还有一颗新星！
虽然牛爷理论很强很神奇，但谁也没见过那颗星，于是大家将信将疑。日子就这样不紧不慢地过着，一如风情万种的昨天。
1845年，英国数学家亚当斯算出新星相关数据，把结果交给了英国皇家天文台。据说天文台鼎鼎大名的天文学家艾里对这个“无名小辈”很冷淡，草草扫了一眼之后，便信手将演算结果丢进了抽屉。
巧了，同样年轻的法国数学家勒威耶也算出了新星的数据，他似乎吸取了亚当斯的教训，没有把自己算出的数据寄给本国天文台，而是寄给了德国柏林天文台伽勒博士，指定一片夜空区域和具体时间，预言在那里将会发现一颗新的行星。
1846年9月28日，伽勒博士收到信当夜就开始搜索，只经过半小时的观察，勒威耶的预言应验了，太阳系第八大行星向人们幽幽一笑——后来它被地球人叫做海王星。
勒威耶和亚当斯，这俩人到底谁是海王星的发现者，还引起了广泛的争议。
有人考证说，亚当斯当时是拜访艾里不遇，就给艾里留下了一张便笺，给出了未知行星的轨道元素，还写了几行残差值。艾里见到便笺后给亚当斯回了一封信，予以肯定，但那时，一颗彗星吸引了亚当斯，于是他忙乎彗星去了，没有对此给出完整的答案。所以……
可怜的亚当斯，他小时候，妈妈一定没给他讲过这个故事：一只蜻蜓飞过来了，蜻蜓飞呀飞呀，落在了小猫的鱼杆上……一只花蝴蝶又飞来了……
现在，天文学家们还发现，勒威耶和亚当斯当时的预言都不准确，估算海王星与太阳的距离过大，但侥幸的是，轨道计时与其他数据的耦合，又最终预言出海王星正确的现身区域，所以海王星还是被“误打误撞”地找到了。
无论如何，这是依据科学预言的结果。
海王星发现的意义，不仅在于为太阳系家户口本上添丁进口，更在于它是第一颗根据人类计算、科学预言发现的行星，这显示出牛顿力学无比强大的理论威力！从那时放眼回望，古往今来，牛人多如牛毛，但有谁，能比牛顿还牛？！多少人统治一方几十年，就牛得尾巴翘上天，而牛爷是天上地上全管，说天上星星咋转，星星就咋转，说哪时哪刻哪里会有颗星星，那儿就有颗星星。功力如此之高，引无数英雄竞折腰，人们是真的真的彻底折服了！
电磁学与力学的日臻完善，使物理学显示出一种形式上的完整，被誉为“一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽的庙堂”，它在人们心中已经达到了近乎完美的程度。
1874年，德国慕尼黑大学，一名活力四射的翩翩少年站在物理学教授菲利普·冯·约利面前，激情澎湃地表示，要为理论物理学奋斗终生。约利听后，没有摸摸他的头并致以坚定激励的眼神，反而淡定地劝他：“年轻人，你来晚了。物理学已经完成了，剩下的事，只是在细节上修修补补，没多大发展了，用一辈子干这事，太可惜了。”幸亏这盆兜头而来的、带着冰碴的凉水没把年轻人的理想之火浇灭，因为，他的名字叫普朗克，后来成为量子物理学的开创者和奠基人。
虽然这只是一段简短的对话，但足见人们当时对物理学的信心爆膨。
甚至，经典物理学已经成为许多人心中坚不可摧的信仰！
现在牛顿错了，也就大家对宇宙的认识都错了，谁来改？谁会改？谁敢改？怎样改才是正确的？把牛爷理论改了怎么可能是正确的？！难道我们历尽千辛万苦找到的光明大道，这么快就走到了尽头，转眼间，我们又成了迷途的羔羊？! Oh my！
这是人们迷茫的真正原因。

【图】人类靠科学理论计算成功预言第一颗行星——海王星

一个艰难的决定
以太：我演砸了吗？我怎么觉着才刚刚开始？！
身负众望的以太理论眼看要宣布垮台了，这意味着什么？
这意味着，不是牛顿错了，就是光错了。
那位老师说了，牛顿错了有什么了不起，改呗！
太对了！
可是，您可能不太了解当时的情况。
19世纪，理论物理学达到了一个巅峰状态，面对广袤的大地和无垠的夜空，人们信心空前。
1781年3月13日，喜欢看星星的强人——英国古典作曲家、音乐家、天文学家兼恒星天文学之爹赫歇耳爵士，用望远镜发现了太阳系第七颗行星——天王星。
于是大家纷纷把望远镜对准它。跟着，诡异的事情发生了。1800年以后，天王星像被谁踩了尾巴，忽然越跑越快，到1830年左右，它似乎搞累了，又慢了下来。
人们百思不得其解，只好翻翻书，问问牛爷对这事怎么看。根据牛顿理论，预言了导致这一怪事的原因：天王星轨道外还有一颗新星！
虽然牛爷理论很强很神奇，但谁也没见过那颗星，于是大家将信将疑。日子就这样不紧不慢地过着，一如风情万种的昨天。
1845年，英国数学家亚当斯算出新星相关数据，把结果交给了英国皇家天文台。据说天文台鼎鼎大名的天文学家艾里对这个“无名小辈”很冷淡，草草扫了一眼之后，便信手将演算结果丢进了抽屉。
巧了，同样年轻的法国数学家勒威耶也算出了新星的数据，他似乎吸取了亚当斯的教训，没有把自己算出的数据寄给本国天文台，而是寄给了德国柏林天文台伽勒博士，指定一片夜空区域和具体时间，预言在那里将会发现一颗新的行星。
1846年9月28日，伽勒博士收到信当夜就开始搜索，只经过半小时的观察，勒威耶的预言应验了，太阳系第八大行星向人们幽幽一笑——后来它被地球人叫做海王星。
勒威耶和亚当斯，这俩人到底谁是海王星的发现者，还引起了广泛的争议。
有人考证说，亚当斯当时是拜访艾里不遇，就给艾里留下了一张便笺，给出了未知行星的轨道元素，还写了几行残差值。艾里见到便笺后给亚当斯回了一封信，予以肯定，但那时，一颗彗星吸引了亚当斯，于是他忙乎彗星去了，没有对此给出完整的答案。所以……
可怜的亚当斯，他小时候，妈妈一定没给他讲过这个故事：一只蜻蜓飞过来了，蜻蜓飞呀飞呀，落在了小猫的鱼杆上……一只花蝴蝶又飞来了……
现在，天文学家们还发现，勒威耶和亚当斯当时的预言都不准确，估算海王星与太阳的距离过大，但侥幸的是，轨道计时与其他数据的耦合，又最终预言出海王星正确的现身区域，所以海王星还是被“误打误撞”地找到了。
无论如何，这是依据科学预言的结果。
海王星发现的意义，不仅在于为太阳系家户口本上添丁进口，更在于它是第一颗根据人类计算、科学预言发现的行星，这显示出牛顿力学无比强大的理论威力！从那时放眼回望，古往今来，牛人多如牛毛，但有谁，能比牛顿还牛？！多少人统治一方几十年，就牛得尾巴翘上天，而牛爷是天上地上全管，说天上星星咋转，星星就咋转，说哪时哪刻哪里会有颗星星，那儿就有颗星星。功力如此之高，引无数英雄竞折腰，人们是真的真的彻底折服了！
电磁学与力学的日臻完善，使物理学显示出一种形式上的完整，被誉为“一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽的庙堂”，它在人们心中已经达到了近乎完美的程度。
1874年，德国慕尼黑大学，一名活力四射的翩翩少年站在物理学教授菲利普·冯·约利面前，激情澎湃地表示，要为理论物理学奋斗终生。约利听后，没有摸摸他的头并致以坚定激励的眼神，反而淡定地劝他：“年轻人，你来晚了。物理学已经完成了，剩下的事，只是在细节上修修补补，没多大发展了，用一辈子干这事，太可惜了。”幸亏这盆兜头而来的、带着冰碴的凉水没把年轻人的理想之火浇灭，因为，他的名字叫普朗克，后来成为量子物理学的开创者和奠基人。
虽然这只是一段简短的对话，但足见人们当时对物理学的信心爆膨。
甚至，经典物理学已经成为许多人心中坚不可摧的信仰！
现在牛顿错了，也就大家对宇宙的认识都错了，谁来改？谁会改？谁敢改？怎样改才是正确的？把牛爷理论改了怎么可能是正确的？！难道我们历尽千辛万苦找到的光明大道，这么快就走到了尽头，转眼间，我们又成了迷途的羔羊？! Oh my！
这是人们迷茫的真正原因。

【图】人类靠科学理论计算成功预言第一颗行星——海王星

两片乌云
1900年4月，英国物理学家开尔文男爵（牛人一个，就是麦克斯韦的师兄汤姆逊，在热学、电磁学、流体力学、光学、地球物理、数学、工程应用等方面做出卓越贡献）发表了一篇演讲，指出了史上最著名的两片乌云。别猜了，不是孙悟空和二郎神打架时踩的那两朵。
说这两片乌云史上最著名，是因为它俩引发了翻天覆地的科学**，**的成果完全颠覆了人类此前的认知，极大拓展了人类想象空间和创造空间，这才有了现代人类牛叉哄哄的幸福生活。
不管是文盲、文痞还是文豪，也无论是正传、列传还是外传，故事讲到这儿，都绕不开这两朵乌云。这两朵云的名气，似乎超过了汤姆逊的其他贡献。所以本文盲也不能免俗，不讲讲这个，相当于拍《水浒》不细扒潘金莲和西门庆，就好像咱不懂那档子事似的，这是一个不得不说的故事。
那是在一次物理学报告会上，开尔文发表了《遮盖在热和光的动力理论上的19世纪乌云》这篇演讲，他说：“动力学理论认为，热和光都是运动的形式。But现在，天边飘来两片云，是乌云，遮盖了这一理论美妙、明晰的特质……”。
他说的这两片乌云，一片是能量均分定理的困难，指的是黑体辐射带来的困惑，这一片云咱们先放一放，学习量子理论的时候再说。现在说另一片云：以太理论的困难，指的就是MM实验的困惑，光速不变和以太之死带来的恐慌。
开尔文同志是牛顿的忠实信仰者，也是以太的忠实追随者，他认为，可以用物质之间的作用力来解释一切，宇宙如机械般运转，就像咱小时候拆开的那个闹钟一样，这种宇宙观史称“机械观”。
他投入了很大的精力，通过波动、涡流、弹性固体等方面，各种研究，企图以牛顿经典力学为基本构架，来构建电磁和光的理论。因此，他对以太理论一往情深，把先贤们假想的以太，当作一种实际存在的物质，精心加以研究，以求用经典力学来解释电磁现象和光现象。
迈克尔逊-莫雷试验之后，随着以太的倒掉，开尔文在这方面的努力付诸东流，对他而言，乃至于对当时的物理界而言，这真是一朵又厚又黑、不期而至的大块乌云。没人欢迎这个不怀好意的不速之客。
但是，人家既然来了，而且是带着诚意扑面而来的，大家总不能顶着他巨大的阴影假装没看见，继续沐浴在意淫的阳光里吧？
你见 或者不见我
我就在那里
不悲 不喜
你理 或者不理我
阴影就在那里
不来 不去
你量 或者不量我
光速就在那里
不快 不慢
你懂 或者不懂我
我的秘密就在这里
不变 不移
来我的怀里
或者 让我住进你的心里
豁然 顿悟 寂静 欢喜
事情就是这么个事情，问题就是这么个问题。大家对此想得很清楚，于是各显神通，试图化乌云为乌有，变凤姐为凤凰。
一切，还得从牛顿说起。

牛顿的时空观这一节，要枯燥，因为要大量引用牛爷的原文。
不，说错了，是译文。
呐，这个牛顿运动定律呢，是建立在绝对时空基础上的，与之相适应，超距作用也是一大基础。换句话说，它们是配套的。
所谓超距作用，类似于传说中的特异功能，这边发功，那边就得“同时”有反应，物体间不需要任何介质，也不需要时间来传递它们之间的相互作用。
对，这个事前面说过，旧话重提，是为了加强记忆温故知新嘛，发生前后不能衔接这种事，大家都不想的，是吧。饿不饿？我帮你煮碗面？
好吧，看你幽怨的眼神，还是算了。
咱接着讲。
其实俺废话不算多，要不咱再聊聊？吃面不？
不吃就不吃嘛，干嘛拿着砖那样看着人家。
下面说正经的。
真不吃面？牛爷的粉丝认为，强调牛顿的绝对时空观，是有失偏颇的，理由是，牛顿也提到过相对空间、相对时间。
他们承认，牛顿所说的绝对时间与绝对空间，是鸡犬之声不闻、老不死也不相往来的两个独立概念，与一切物质没有一毛钱关系。
但是，他们坚持认为，牛爷所提到的相对时间、相对空间与物质的运动三者之间紧密相关。
这里影影绰绰带着点牛爷也是相对论先驱的意思。或者说，牛顿嘴上坚持时空是绝对的，但潜意识里还有相对时空的。牛爷不要生活得太分裂了吧。好吧，为了世界和平，我们搁置争议，共同开发一下牛爷的《原理》，看看究竟是怎么一档子事，然后继续我们既严肃又紧张，却轻松还活泼的另类幸福生活。牛爷在《原理》中有这样一段话：“我没有定义时间、空间、处所和运动，因为它们是人所共知的。唯一必须说明的是，一般人除了可感知客体外无法想象这些量，并会由此产生误解（注意这个词哦）。为了消除误解，可方便地把这些量分为绝对的与相对的，真实的与表象的以及数学的与普通的。”

紧接着，他描述了两种时间：
绝对的、真实的和数学的时间，由其特性决定，自身均匀地流逝，与一切外在事物无关，又名延续；
相对的、表象的和普通的时间，是可感知的和外在的（不论是精确的还是不均匀的）对运动之延续的量度，它常被用以代替真实的时间，如一小时，一天，一个月，一年。
从这段话中，我们得知，牛爷信奉绝对时间，他所说的相对时间，是人类感知的误解，而不是真实的。如果你认为这段话不足以证明牛爷持这一观念，那么看看接下来牛爷还说了什么：
“天文学中，由表象时间的均差或勘误来区别绝对时间与相对时间，因为自然日并不真正相等，虽然一般认为它们相等，并用以度量时间。天文学家纠正这种不相等性，以便用更精确的时间测量天体运动。能用以精确测量时间的等速运动可能是不存在的。所有的运动都可能加速或减速，但绝对时间的流逝并不迁就任何变化。”
这回明白无误了吧，牛爷认为相对时间是“表象时间的均差或勘误”，也就是感觉和测量的问题，“绝对时间的流逝并不迁就任何变化”。
对于空间，牛爷也认为是绝对的：“其自身特性与一切外在事物无关，处处均匀，永不移动。相对空间是一些可以在绝对空间中运动的结构，或者是绝对空间的量度，我们通过它与物体的相对位置感知它……”
这就是说，相对空间只是由物体的相对位置所得来的一种感知，而不是“真实”的 。关于这一点，牛爷还说道：
“所有事物置于时间中列出顺序，置于空间中以排出位置。时间和空间在本质上或特性上就是处所，事物的基本处所可以移动的说法是不合理的。” 还有下面这段话，因为说得比较抽象，所以像我这样的文盲，需要仔细阅读才弄得懂：
“由于空间的这一部分无法看见，也不能通过感官把它与别的部分加以区分，所以我们代之以可感知的度量。……这样，我们就以相对处所和运动取代绝对处所和运动，而且在一般情况下没有任何不便。但在哲学研究中，我们则应当从感官抽象出并且思考事物自身，把它们与单凭感知测度的表象加以区分。”
我还是翻译一下吧，牛爷这段话是说，空间这东西太抽象，单凭感觉不太好理解，所以人类就用一些具体的概念来帮助理解，比方说尺寸啊、方向啊、位置啊等等，这些概念都来自具体的事物，是相对的，比如尺寸，大相对于小，长相对于短，如果宇宙只有一个物体，就分辨不出大小长短。方向啊、位置啊也是这样，都是相对具体事物来说的，如果宇宙里只有一个物体，那就无所谓上下前后左右远近了。我们用这些人为的概念来理解空间，这种空间的相对性，是直观的、表面的理解，而不是本质的，在一般情况下，这样理解没问题。但是，在哲学研究中，我们就应该跳出这种表面的理解，去思考空间的本质。
结论：虽然牛顿提到过相对空间、相对时间，但从上面的论述来看，他是将其作为人类感知的“误解”来看待的。他认为，绝对时空是真实的、数学的，而相对时空则是表象的、普通的。这与“相对时空观”是完全不同的两码事。即使如此，我们也不得不佩服牛爷思维的缜密和敏锐。
牛爷的粉丝大可不必改写牛爷的时空观，牛爷的时空观再绝对，也丝毫无碍牛爷的伟大，他的思想和贡献彪炳史册、光耀千秋，与人类同在。（PS：这句台词好像很熟啊。唉，是啊，人类的词汇太有限，我的能力更有限，本文写的又都是牛人中的大牛，形容这些让人羡慕嫉妒恨的家伙，还真找不到比这几个词更给力的正经词了。）为了证明存在绝对空间，牛爷提出了一个实验。
器材十分的简单：用绳子吊起半桶水。
实验过程更简单：让桶转起来，观察水的反应。
这个游戏咱俩小时候玩过，估计很多人都玩过，没玩过的也应该看过。所以我们知道，不管是牛爷，还是你我去转这个桶，一直转，过程都是这三个阶段：
第一阶段：桶刚开始转的时候，水不转，水面是平的。（这个时候，你以水为参照物，桶是转动的，但以桶为参照物，也可以说水是反向转动的）
第二阶段：慢慢地，水就跟着桶转起来，水面的周边沿着桶壁上升，中间下凹，形成抛物面。第三阶段：水与桶转动同步。（这个时候，水与桶是相对静止的，但它们相对于外部世界转动，也可以说外部世界相对于水和桶在转动）
注意：问题的关键在水面，从第二阶段起，水面就变成了抛物面。
玩过的都知道，这没啥稀奇的，但实验的内涵很深刻：思考运动是相对的，还是绝对的。
这个题目大了，涉及整个物理学的根基，用的却是这样一套简陋到让人吐血的工具。所以说，最深奥的道理，就隐藏在我们身边无数个不起眼的现象中，洞察到的，就是高人。
这个实验，就是著名的“水桶实验”，只要涉及到相对运动、绝对运动的讨论，就避不开这个实验。
我们在前面讨论运动时得知，运动是相对的，动与不动，速度如何，得看参照物是谁，对吧？第一、三阶段括弧里，说的就是相对运动的道理，这里就不多说了。
牛爷也承认相对运动，但他只承认一部分，因为他认为“转动”是绝对的。这个转动的水桶就是证明：
如果转动一个水桶，水面会爬升，也就是变成抛物面。这能判断是水桶在转。
但是水桶“不转动”时，即使让周围所有物体转动，水面也不会变成抛物面。这就能判断是周围的物体在转，而水桶没转。
因此，水桶的转动不是相对的。
它就是自个在转，与其他物体转不转一毛钱关系没有。
所以，转动，是一种“绝对运动”。
好吧，既然转动是绝对的，那么，假设全宇宙只剩下一个物体，它的绝对转动又体现在哪呢？
恭喜你，你问的，正是牛爷要的问题，他说，绝对运动，是相对于绝对空间的运动，绝对空间是不动的，所以，才会有绝对运动。如果你不承认绝对空间存在，那就麻烦你解释下水桶运动的水面吧。
神人啊！自1687年发表《原理》起，牛爷这一个简单的小动作，雄视英杰辈出的人类近200年，无人敢接招，不是不想，而是没人破得了这一招。
直到1883年，一个叫马赫的奇才挺起堂吉诃德之矛，刺向牛顿的风车。
牛爷，如果你后期不是选了一项不可能的任务，鬼知道你还能鼓捣出什么惊天动地的成果来！

紧接着，他描述了两种时间：
绝对的、真实的和数学的时间，由其特性决定，自身均匀地流逝，与一切外在事物无关，又名延续；
相对的、表象的和普通的时间，是可感知的和外在的（不论是精确的还是不均匀的）对运动之延续的量度，它常被用以代替真实的时间，如一小时，一天，一个月，一年。
从这段话中，我们得知，牛爷信奉绝对时间，他所说的相对时间，是人类感知的误解，而不是真实的。如果你认为这段话不足以证明牛爷持这一观念，那么看看接下来牛爷还说了什么：
“天文学中，由表象时间的均差或勘误来区别绝对时间与相对时间，因为自然日并不真正相等，虽然一般认为它们相等，并用以度量时间。天文学家纠正这种不相等性，以便用更精确的时间测量天体运动。能用以精确测量时间的等速运动可能是不存在的。所有的运动都可能加速或减速，但绝对时间的流逝并不迁就任何变化。”
这回明白无误了吧，牛爷认为相对时间是“表象时间的均差或勘误”，也就是感觉和测量的问题，“绝对时间的流逝并不迁就任何变化”。
对于空间，牛爷也认为是绝对的：“其自身特性与一切外在事物无关，处处均匀，永不移动。相对空间是一些可以在绝对空间中运动的结构，或者是绝对空间的量度，我们通过它与物体的相对位置感知它……”
这就是说，相对空间只是由物体的相对位置所得来的一种感知，而不是“真实”的 。关于这一点，牛爷还说道：
“所有事物置于时间中列出顺序，置于空间中以排出位置。时间和空间在本质上或特性上就是处所，事物的基本处所可以移动的说法是不合理的。” 还有下面这段话，因为说得比较抽象，所以像我这样的文盲，需要仔细阅读才弄得懂：
“由于空间的这一部分无法看见，也不能通过感官把它与别的部分加以区分，所以我们代之以可感知的度量。……这样，我们就以相对处所和运动取代绝对处所和运动，而且在一般情况下没有任何不便。但在哲学研究中，我们则应当从感官抽象出并且思考事物自身，把它们与单凭感知测度的表象加以区分。”
我还是翻译一下吧，牛爷这段话是说，空间这东西太抽象，单凭感觉不太好理解，所以人类就用一些具体的概念来帮助理解，比方说尺寸啊、方向啊、位置啊等等，这些概念都来自具体的事物，是相对的，比如尺寸，大相对于小，长相对于短，如果宇宙只有一个物体，就分辨不出大小长短。方向啊、位置啊也是这样，都是相对具体事物来说的，如果宇宙里只有一个物体，那就无所谓上下前后左右远近了。我们用这些人为的概念来理解空间，这种空间的相对性，是直观的、表面的理解，而不是本质的，在一般情况下，这样理解没问题。但是，在哲学研究中，我们就应该跳出这种表面的理解，去思考空间的本质。
结论：虽然牛顿提到过相对空间、相对时间，但从上面的论述来看，他是将其作为人类感知的“误解”来看待的。他认为，绝对时空是真实的、数学的，而相对时空则是表象的、普通的。这与“相对时空观”是完全不同的两码事。即使如此，我们也不得不佩服牛爷思维的缜密和敏锐。
牛爷的粉丝大可不必改写牛爷的时空观，牛爷的时空观再绝对，也丝毫无碍牛爷的伟大，他的思想和贡献彪炳史册、光耀千秋，与人类同在。（PS：这句台词好像很熟啊。唉，是啊，人类的词汇太有限，我的能力更有限，本文写的又都是牛人中的大牛，形容这些让人羡慕嫉妒恨的家伙，还真找不到比这几个词更给力的正经词了。）为了证明存在绝对空间，牛爷提出了一个实验。
器材十分的简单：用绳子吊起半桶水。
实验过程更简单：让桶转起来，观察水的反应。
这个游戏咱俩小时候玩过，估计很多人都玩过，没玩过的也应该看过。所以我们知道，不管是牛爷，还是你我去转这个桶，一直转，过程都是这三个阶段：
第一阶段：桶刚开始转的时候，水不转，水面是平的。（这个时候，你以水为参照物，桶是转动的，但以桶为参照物，也可以说水是反向转动的）
第二阶段：慢慢地，水就跟着桶转起来，水面的周边沿着桶壁上升，中间下凹，形成抛物面。第三阶段：水与桶转动同步。（这个时候，水与桶是相对静止的，但它们相对于外部世界转动，也可以说外部世界相对于水和桶在转动）
注意：问题的关键在水面，从第二阶段起，水面就变成了抛物面。
玩过的都知道，这没啥稀奇的，但实验的内涵很深刻：思考运动是相对的，还是绝对的。
这个题目大了，涉及整个物理学的根基，用的却是这样一套简陋到让人吐血的工具。所以说，最深奥的道理，就隐藏在我们身边无数个不起眼的现象中，洞察到的，就是高人。
这个实验，就是著名的“水桶实验”，只要涉及到相对运动、绝对运动的讨论，就避不开这个实验。
我们在前面讨论运动时得知，运动是相对的，动与不动，速度如何，得看参照物是谁，对吧？第一、三阶段括弧里，说的就是相对运动的道理，这里就不多说了。
牛爷也承认相对运动，但他只承认一部分，因为他认为“转动”是绝对的。这个转动的水桶就是证明：
如果转动一个水桶，水面会爬升，也就是变成抛物面。这能判断是水桶在转。
但是水桶“不转动”时，即使让周围所有物体转动，水面也不会变成抛物面。这就能判断是周围的物体在转，而水桶没转。
因此，水桶的转动不是相对的。
它就是自个在转，与其他物体转不转一毛钱关系没有。
所以，转动，是一种“绝对运动”。
好吧，既然转动是绝对的，那么，假设全宇宙只剩下一个物体，它的绝对转动又体现在哪呢？
恭喜你，你问的，正是牛爷要的问题，他说，绝对运动，是相对于绝对空间的运动，绝对空间是不动的，所以，才会有绝对运动。如果你不承认绝对空间存在，那就麻烦你解释下水桶运动的水面吧。
神人啊！自1687年发表《原理》起，牛爷这一个简单的小动作，雄视英杰辈出的人类近200年，无人敢接招，不是不想，而是没人破得了这一招。
直到1883年，一个叫马赫的奇才挺起堂吉诃德之矛，刺向牛顿的风车。
牛爷，如果你后期不是选了一项不可能的任务，鬼知道你还能鼓捣出什么惊天动地的成果来！

马赫的批判
在地球人加个夜班都要点蜡、随便发个炎就能死人的那个年代，牛爷用鹅毛笔创立的理论，直到今天的科技最前沿还在乖乖地应用，怎一个牛字了得？！
但是，绝顶高手也有命门。
随着物理学的深入发展，牛顿定律的软肋逐渐暴露出来。比如，牛顿第三定律的关键点是：作用力和反作用力等大、反向、共线，彼此作用于对方，并且同时产生，性质相同。
运动的点电荷就不。它们之间的作用力总是跟牛爷过不去。
有人发现，运动的点电荷之间，作用力不一定等于反作用力，它们的方向不一定相反，大小也不一定相等，有时甚至没有反作用力，被人打了左脸，它不还手不说，还把右脸也伸过去！奶奶个熊！
不过这个结论也有争论，我们接着向下看。
俗话说，福无双至祸不单行。实验还证明，对于以电磁场为媒介传递的作用，总存在着时间的推迟，这意味着作用力和反作用力并非同时产生，与牛顿定律配套的超距作用是不存在的。
例子还有，但做人要厚道，已经祸不单行了，咱就不往井里扔第三块石头了。
可是，马赫不这么看，他认为，做人就是要有一说一。
恩斯特·马赫，男，当年45岁，现年173岁，奥地利物理学家、哲学家，经验批判主义的创始人之一。这里所说的当年，是1883年。这一年，他发表了一篇神作，叫做《文盲正侃时间史》，对不起口误，那是一个傻啦吧唧的文盲写的，马赫写的那本其实叫《力学及其发展的批判历史概论》（以后简称《力史》）。
《力史》对物理学的发展产生了深刻的影响。马赫在书中对牛顿的绝对时空观的批判，以及对惯性的理解，为爱因斯坦写出引力场方程提供了灵感的火花，对广义相对论的建立起过积极的作用，爱因斯坦把他的这一思想称为马赫原理。
马赫在《力史》中，以深切的感情探寻、洞察了力学从小baby到大boy的成长轨迹，回顾了以牛顿为代表的力学先驱们的辛勤工作及丰硕成果，还顺便八卦了他们的心路历程。当然，引起轰动的，肯定不是这些工作总结，而是马赫的批判。
一个批判，为什么会引起轰动？
凡是有批判意识的人，都进行过批判；凡是能够批判的事物，都受到过批判。这是批判的两个凡是定理。
所以，在我们人类社会，批判无处不在。
所以，批判本身不足为奇。
一个批判，能否命中**，引起轰动，有两个关键点：
1.谁批判。
2.批判谁。
这两点决定了这个批判是理性的还是非理性的，是高明的还是拙劣的，是客观的还是主观的，是实事求是的还是迎合上意的……得出这个结论，可不是看人下菜碟，而是有科学依据的：人品决定意识、意识决定行动、行动决定结果嘛！扯远了，再扯回来。
好，我们来看第一个关键点：谁批判。
马赫批判。
马赫何许人也？前面介绍过两句，这是个牛人。他22岁获博士学位，1864～1867年在格拉茨大学先后任数学教授和实验物理学教授，1867～1895年在布拉格大学任实验物理学教授，两度被选为校长。马赫发表过100多篇关于力学、声学和光学的研究论文和报告。他发现了激波。确定了以物速与声速的比值（即马赫数）为标准，来描述物体的超声速运动。他原创的马赫效应、马赫数、马赫带、马赫波、马赫角……赫赫有名。他的贡献远不止这些，这里不一一列举了。
OK，第二个关键点：批判谁。
批判牛顿。
被批判方大家都很熟，就不劳我介绍了。
现在马赫批判牛顿，引起轰动是必然的。
更引起轰动的是，马赫不像我老婆批判我那样，以无与伦比的跳跃式思维把我这当事人搞得不知所以、懵懂迷惘、怅然若失，然后她心满意足地得胜回房，人家马赫的语气是温和的，视角是客观的，思路是清晰的，评价是中肯的，态度是恳切的，论据是有力的，逻辑是严谨的，结论——是惊人的！
他就是这样，娓娓道来，给力地批判了经典力学的基本概念和基本原理，以及后人对它们的误用，批判了当时一统天下的力学先验本质和机械自然观。
对经典力学而言，要命的，不是这种批判的冲击性，而是它的启蒙性，如同在深秋草原的上风口，点燃了一朵幼小而又璀璨的星星之火，又如思想品德课的下半节，在老师干巴巴的陈述中，突然响起的清脆的下课铃声，唤醒了在条条框框中打盹的物理学家们，为物理学迈出新步伐、踏上新征程、作出新贡献扫清了思想障碍。
我们来看看他都说了些什么。
马赫说，并不是“所有物理现象都可以归结到力学之上”。就是说你该管的管，不该管的管不着！只这轻轻一刀，便砍掉了力学的半壁江山。
对于质量，牛顿定义道：“物质的量是物质的度量，可由其密度和体积共同求出。”马赫抗议，他认为这是个伪定义。他说，好吧，你想知道物体的质量，得先知道它的密度和体积是吧，那么，请问正方一辩，密度怎么测？用牙咬吗？
====================
“马赫的批判”这一段与“牛顿的时空观”那段一样，需要用心点看。蛮有意思的。

马赫可不是抬杠，他不仅能提出质疑，还能给出答案：质量比与相互加速度成负反比——物体间的引力使之产生加速度，它们加速度的比就是其质量的负反比。他说，从力学关系中推导出来的质量定义，才是真正的质量定义。
他乘胜追击，不依不饶，反对“惯性是物体的固有属性”这一说法，还刁钻地问道：如果宇宙中只有一个物体，它的惯性何在？
注意这一问哦，它包涵着深刻的物理和哲学命题，不信你就细想想，物质为啥子会有惯性，往深层、本质处去想，你会发现，越想越头痛。这很正常，因为这个概念直逼事物的根本，直到现在，仍然有物理学家在为此头痛。
好了，现在关键时刻到了，马赫开始了对牛顿绝对时空观的批判。
马赫的批判立足于一个基本的思想：宇宙间的一切都是相互关联、相互影响的。这与牛爷“独立的、不受万物影响的”绝对时空观格格不入，不共戴天。
首先是空间，马赫提醒道：不要忘记宇宙间的一切都是相互依存的，包括我们自己以及我们的思想。
然后是时间，马赫认为，绝对时间是一种形而上学的概念，毫无用处。他说，绝对时间既然与世间一切毫无关联，不受任何事物的影响，那么它就像以太那样，没有任何价值。没有人能拿出绝对时间的证据。
他认为，时间、空间的绝对概念来自纯粹的思维，是人宅在家里没事用脑子憋出来的，而不是现实。
说到空间是绝对的还是相对的，铁定绕不开牛爷随手放出的那个绝招——水桶实验。
马赫怎么拆招的呢？看好了，这可是200年来敢接招的第一人，他只说了几句话，所以，每个字都很重要哦。
“牛顿的旋转水桶实验只是告诉我们，水对于桶壁的相对旋转不引起显著的离心力，而这离心力是由水对偿转让地球及其他天体质量的相对转动所产生的。如果桶壁愈来愈厚，愈来愈重，直到厚达几英里时，那就没有人能说这实验会得出什么样的结果。”
“如果把水桶固定，让众恒星旋转，能够再次证明离心力会不会存在吗？”
“水面沿桶壁的升高是离心力的作用的结果，也可以看作相对惯性力的作用，而这个惯性力是无数遥远天体对水面的引力的作用，所以惯性力本质上就是引力。”
一时没看懂不要紧，因为马赫说得太笼统了，说实话这段文字翻译的也不敢恭维，但是我搜来搜去只有这一个版本，所以只好用了。
为了便于理解，我们需要梳理一下，先把牛爷的杀招和马赫的拆招简化一下，看看他们是如何对话的，然后再把马赫的话展开来理解。
牛爷说，水桶转≠万物绕水桶转。理由：前者会出现抛物面，后者不会。因此，这俩参考系不平权。结论：存在一个优越的参考系——也就是“绝对空间”。
马赫说，水桶转=万物绕水桶转。以水桶为参考系，就是万物在转，以万物为参考系，就是水桶在转。两个参考系平权。理由：
万物——包括遥远的星体对水桶里的水产生了影响，导致水的抛物面。
千万别以为马赫在耍小聪明，一竿子支到“遥远星体”上，用无法验证的假设去化解牛爷的绝招。马赫还真不是在玩脑筋急转弯，他说的话，可是正正经经的物理理论，有理有据的。关键词：
惯性、引力、离心力。
还有个动词：对偿转让。指的是，水对外力作用的综合反应。而外力，来自另外几个关键词组：
地球及其他天体质量、相对转动、众恒星旋转。
这些东东，好像跟水的抛物面没啥子关系是吗？别急，其实我比你还急，但这事，还真得一步步说。
还记得马赫对惯性的看法吗？他针对牛顿“惯性是物体的固有属性”的说法，欠扁地问了句：如果宇宙中只有一个物体，它的惯性何在？
在马赫看来，惯性的本质就是引力。听起来挺离谱是吧？其实挺靠谱。为了说明这个理论的原理呢，我们举个“不太恰当”的例子：
用很多根橡皮筋，从四面八方拉住一个乒乓球，让各个方向的拉力都均匀，乒乓球就会悬浮在空中。这时，各个方向的拉力之和是多少呢？不用算了，只要球“不动”，各向拉力之和就是0。就像一个各怀鬼胎、势均力敌的领导班子。
这些橡皮筋的拉力，就相当于宇宙中某个物质（比方说一个原子）所受到的引力。这些引力来自何方呢？来自它周围所有的物质，包括那些“遥远的星体”。 星光（包括不可视的）能传多远，其引力也能传多远。虽然星体很遥远，引力是越远越小，但不是没有，而且星体的数量庞大，所以力虽小，却不能忽略。
那么，为什么我们只感觉到地球的引力，而感觉不到遥远星体的引力呢？
先说地球。我们感觉到地球引力，是因为地球对我们的引力足够大，并且是单向的，所以我们能感觉到它向“下”的引力。试想，如果我们处在两个地球之间，两端引力均衡时，我们还能感觉到引力吗？（这个再说下去就到广义相对论了，咱以后再细说。）
再说遥远星体。我们感觉不到它们的引力，有两个原因，第一个原因是力道微弱，第二个原因更重要——遥远星体各个方向的引力均匀。就算以前不均匀，经过漫长的岁月，也被引力导致的恰当运动给调和均匀了。（这个再说下去也到广义相对论了，咱还是以后再细说。）
太阳的强大引力，能把咱们庞大的地球控制在现在的轨道，使之无法逃脱，但立足在地球上的你我，能感觉到太阳的引力吗？不能，就是这个道理。
所以说，你晚上没事瞥一眼天上随便哪颗星，还真别以为它跟咱一毛钱关系没有，关系大了——跟咱们的皮肤毛发骨肉心肝胃脾肾，以及身上的每一粒原子都有关系！

那么好，转动产生离心力，于是水分子们就有一个共同倾向：沿离心力的方向继续向前跑。这种倾向，又是“惯性”，是运动物体的“惯性”。
跑着跑着悲催了，桶壁拦住了去路，于是水分子就挤向桶壁，这跟大客车刹车时，车上的人都不由自主朝原来的运动方向挤是一样的。
大家都朝桶壁挤，使水的边缘上升，中间下凹，形成了“抛物面”。
高处的水由于地球引力，形成向下的压力。当这个压力大到一定程度，与上升力持平时，水就不再沿着桶壁上升，保持相对稳定的抛物面。重复一下上面的过程：离心力→运动惯性→阻挡→挤压→抛物面→平衡瞧，这样一解释，水的抛物面，就不是孤立的了，它与其他万物息息相关。把其他万物拿掉，让它们、及其该死的引力立即消失，那么，无论这个水桶如何“转”，这个抛物面也不复存在了。
事实上，如果把这桶水拿到太空，失去了地球的引力，水不对桶壁形成压力，也就没有那么大的摩擦力，你一转，水就跑出桶去了，还哪来什么抛物面？
当然，牛爷用水桶实验，是想通过那个抛物面来判断离心力的存在，关键词是离心力，他想证明只要是存在离心力的运动——转动，就是绝对运动。而马赫用刚才的解释，否定了这个说法。
这个按下不表，我们继续谈马赫的相对运动和相对空间。

【图】恩斯特•马赫
马赫认为，假设反过来，让水桶固定，而让其他万物绕水桶运转，效果是一样的。力的作用在宏观上是“相互”的嘛，马赫这小子不厚道，这是用牛爷的矛，去戳牛爷的盾。桶转，万物引力能让水出现抛物面；万物转，引力运动照样能让水面形成抛物面。任何一个物质，在没有其他物质的情况下，都无法判断它是不是在运动、以及作什么运动。
也就是说，无论哪种情况，水都是“相对”于其他事物转动的，运动是相对的，那么，空间也就是相对的。
这就是马赫表达的思想。由于这家伙的懒惰，害得本文盲多敲了这么多字。
关于水桶实验，后来有人欠扁地弄了一个加强版：
假设宇宙中没有其他物质，只有一只水桶，我们不知道它是转呢还是没转。然后，让这只水桶“下面”突然出现一只同样的水桶。这时，我们发现两只水桶相对在转动。
需要思考的问题是，新来的、先到的两只水桶：
怎样确定是哪只在转？或者是两只都在转？
哪只应该出现抛物面？或者都应该出现抛物面？或者都不应该出现抛物面？为什么？
正反两方众说纷纭，都能在这两只水桶中找到自己想要的答案。
路人甲：因为宇宙里只有这两只水桶，所以无论怎么说，它俩的相对运动都是平权的。你有我有全都有。
路人乙：平权就好办了，如果一只水桶转动，有抛物面，那么另一只相对转动的水桶也应该凹下去，必须的。平权嘛。
阿凡达：你以为水桶像你们人类那样无聊，看到其他水桶有抛物面，就去赶时髦，也去韩国把自己整出抛物面？它是不会因别的水桶有什么动作就改变自己的！
泔水桶：有道理啊，这就出现了矛盾。我以人民公桶的角度来看，如果我的抛物面被使用在这样万众瞩目的时刻，只会觉得非常荣幸。千万不要学某些国内文盲萝卜没有眼界和格局保守。因此，最合理的解决方案，就是它俩都没有抛物面。不可能出现一只水桶有抛物面，而另一只没有的尴尬局面。即使出现了，不用像世界末日那样@ 那么多人，这事我全权负责。淡定，小朋友，天，没塌。

整体发不上去，非要拆开，这一拆，忘了发图。。

“总之这一切，就像发生在咱家卧室一样，并没有因为船在运动而产生任何差别，其原因在于，船的运动是船上一切事物所共有的，包括这间密室里的空气。”
伽利略说着，看看咱俩，目光落到你身上，他伸手把你指向船头的那只路标手按下，望着你的眼睛深情地说道：“虽然你很有诚意的看着我，但我知道你还是不信。这样好了，你试试看从船尾的方向朝船头的方向跳一下，再朝反方向跳一下，多试几次，看看所用的力度啊、跳出的距离呀什么的有没有差别。”
“哦耶！”行动力超强的你兴奋地同意了，立即开始在密室里跳来跳去。
“我去甲板找岳阳楼先，略哥要不要同去？”我边说边朝门外走去。
“嗯，好的我帮你找，带上我的望远镜。”伽利略答应着，转头向你说道：“完成最终试验的重任就交给你了！”准备再次起跳的你蹲在地上郑重地用力点点头。
还是甲板上好啊，湖面上波光鳞影，蓝天下云淡风轻，远山如黛，游人如织，偶有鱼鹰掠过、菱香袭来……船开得稳就是好，可以用天文望远镜看岳阳楼！真是别有一番滋味，一切仿佛触手可及，尤其是……“美女啊！”略哥瞪大望远镜后的眼睛叫道：“好多美女啊！”……
两个小时后，你大汗淋漓、气壮如牛地出现在我们面前，上气不接下气地宣布实验成果：“经过向船头跳、向船尾跳、向左舷跳、向右舷跳、5度斜跳、10度斜跳、15度斜跳……兔子跳、袋鼠跳、跳蚤跳……程菲跳、楼云跳、冢原跳、普罗杜诺娃跳、尤尔琴科系列跳……跳了一千~~~多次，我突然发现无论朝哪个方向跳，相同力度会得到相同的结果，唯一不同的是，我一次比一次累。”说完，悲壮地向远方望去，目光所及之处，风云变色。
“你真是太~辛苦了。”伽利略和我恋恋不舍地收起望远镜，异口同声七嘴八舌地向你慰问，六只大手紧紧地握在一起缓缓有力地摇了摇，坚毅二字写满我们悲悯的脸。
“根据我们刚才在密室广泛深刻的观测，以及你无微不至的跳跃实验，我们再次得出结论：力学过程对于静止的惯性系和运动的惯性系是完全相同的。引而伸之，力学定律在任何惯性系中都是相同的。这就是相对性原理。”伽利略凝望着汗牛满面的你，深情地说：“得出这一定律，你的跳跃功不可没，我决定，《对话》作者加上你的名字。你知道，这本书出版以后，我在教会的监牢里实在是太~~~寂寞了！”顷刻，你内牛满面。
画外音：遥想略哥当年，《对话》出版了，提出相对性原理，是为了应对地心说对哥白尼体系的责难，但它的意义远不止于此，它是经典力学的重要基石，被爱因斯坦称为“伽利略相对性原理”，是狭义相对论的先导。
“那么好吧，既然如此，就让我们进行下一个话题吧。”我感于你的献身精神，用因果关联词提出一个与前事毫无因果关系的建议。乘着大家在定格中搜索前因，我忙补充道：“其实我好奇的是，两个不同的惯性系，对同一个物体运动的看法会不会矛盾。”
伽利略长长地哦~~~了一声说：“这个问题很好很强大。这正是咱仨要解决的下一个问题。”
“是不是又有实验做？”你甩了甩脸上的汗水and泪水问道。
“恭喜你又猜对了！”伽利略转向你由衷赞扬道。
“那么这个实验……可不可以等我休息休息再做？”你挥汗如雨，诚恳地问道。
“当然可以！你可以全身心休息。因为我们要做的是思想实验。”伽利略同样诚恳地答道，“好的，现在假设，刘以达在船尾……”
“哈，刘以达？不就是在《大内密探零零发》里飘来飘去的那个女鬼嘛！为什么会是他？”我一想起这个欠扁的家伙就忍不住笑，所以打断伽利略的话，证实一下是不是重名。
“正是他。我们知道，对人类而言，做匀速直线运动实在是一套技术含量超高的动作，难度系数达到4.2，所以我们只能请刘大师出马。”伽利略说道，“我们的船现在航速是60码，刘大师以10码的速度从船尾飘向船头。那么在我们看来，他移动的速度是多少？”
“当然是10码了！”我毫不犹豫地答道。
“完全正确！”伽利略说着，指指在岸边求渡的和尚，第二个问题接踵而至“那么，在岸上那个和尚看来，刘大师的速度又是多少呢？”
“施主，可否渡贫僧过河？贫僧自东土大唐而来，去……。”咦？这句台词好耳熟啊！
“唐老师，您迷路了吧。您现在还在大唐。我们这个船只能做匀速直线运动，停不下来的，不好意思啊。”招呼完唐长老，我分析道：“根据幼稚园中班算术，60+10，等于70码！这样他才能在航速60码的船上以10码的速度从船尾飘向船头！是不是啊唐老师？咦，唐老师怎么换黑马了？”
“不错不错，贫僧看刘大师的飘速确是70码。黑马白马能上西天就是好马，当它还是白马时，贫僧总被错认为王子，遭到各路女妖跨省追堵，抢着睡我，发现不是王子，又抢着吃我，幸而这一路诸侯们喊着低碳推高碳，环境污染，它又不太讲究卫生，就变成了低调的黑马。下一班船几点？……”唐僧絮絮叨叨地说道。

分析完，我又突然觉得哪不对，疑惑道：“咦？同一个物体在运动，却得到不同的观测结果，还都是对的，这么简单的一个运动都没法统一意见，岂不乱了套了？还搞什么航天灰机，秦始皇统一度量衡没什么用啊！”
“所以，我们要想办法把意见统一起来。不同惯性系之间，一定存在它们相对运动的数据关系，我们取得这些数据，一定可以将彼此的观测结果相互转换。也就是说，我们能找到这样一个公式，只要知道两个参考系的相对速度，就能用一方的观测结果，换算出对方的观测结果。这样就真的和谐了。”伽利略顿了顿说，“可能你不以为然，因为刚才没用公式，你也算出了岸上唐老师的观测结果。这我知道。但你也要知道，观测对象的运动，极少像刘大师那样，与观测者所在两个惯性系的相对运动方向一致，让我们很容易就算出来。另外我们得知道，刚才算的相对运动只是一维的，而我们观测的运动一般都是三维的。”
“好！为了得到这个公式，我愿赴汤蹈火，再跳三~~千次也在所不辞！”你大义凛然地说道。此正是：
心怀重担肩狂痒，
脸沐和风汗暴消。
但使寻得公式在，
不畏险艰路迢迢！
“呵呵，这个公式嘛，只可智取不可力敌。跳，是没有用的。我们得请笛卡尔坐标系来帮忙。现在，我们船上的观察者在一个坐标系，原点（坐标轴交叉的点）就是这艘船的中心点；岸上的观察者在另一个坐标系，唐老师的中心点就是原点。” 说到这，伽利略转头看看笑得花枝乱颤的你，叹道：“唉，唐老师的腰带扣都能令你笑得这般**，你真行。我画个图，咱们Look Look。”
【图】伽利略变换坐标系你一看图，脸上立马洋溢着他乡遇故知的惊喜：“这我认识啊。不过印刷质量好像有问题，套色重影太过分了！”
“嗯，其实这是初中一年级学的直角坐标系，只不过我们现在把两个组合在一起，它们其中的一个轴重合。”伽利略苦口婆心地解释道，“红色的是唐老师的坐标系（唐系），蓝色的是我们的坐标系（船系）。不是套色重影。本来，船系在t时间前与唐系完全重合，现在，船系沿着粉色箭头的方向，以速度v匀速巡航。那个黑点P，代表刘大师。”
“哦~~~~~”你恍然大悟，随即又疑惑道：“不过，为嘛刘大师完美地飘了半天最后却只落个P啊？”
“有位哲人说过，生活就像拉屎，有时你已经很努力了，最终却连个P都得不到。刘大师已经很成功了。”伽利略说到这，话锋一转：“现在，谁知道刘大师此刻在船系的坐标是多少？”
“x’，y’，z’！”你强势抢答，我崇拜地看着你。
“恭喜你，抢答正确！”伽利略说完又提醒道：“不过你忘了时间。”
“t’！”你看了一下表补充道。
“唐老师！在你的唐系，刘大师的坐标是多少？”伽利略向唐僧问道。
“x，y，z，t。”唐僧走南闯北，东游西逛，广见博闻，数学可真不是盖的。他答完继续东张西望搜寻渡船。
“现在，我们很容易理解这两个坐标系之间的关系，由于船系相对唐系以速度v匀速巡航，在t时间里，我们走的距离就是vt，所以，x’=x-vt，或者说x=x’+vt’，这没问题吧？”伽利略循循善诱，让我想起我们的小学老师王大妈。
“没问题！”咱俩一齐点头道。
“那么，看看上面这个坐标系，y’=y，z’=z，t’=t，这也没问题吧？”伽利略诚恳地问道。
咱俩瞪大眼睛仔细看了看图说道：“没问题！”
“那OK了，现在我们、唐老师无论哪一方知道了P在己方的坐标和速度，套用上面的公式，都能变换出P在对方的坐标和速度，这下，就能统一意见了。是不是啊唐老师？”伽利略讲完向唐老师求证。
唐僧飞快地算了算，扬起稿纸应道：“善哉善哉，略施主的数学真是惊天地泣鬼神贫僧佩服佩服。敢问下一班船几点？”
“唐老师，这其实是一个湖，您老可以骑上白龙马沿岸而行，可达彼岸，遇河再渡不迟。”咱俩见题也算得差不多了，便热忱地回答道。
“阿弥陀佛，我说这条河怎么像东海一样阔。虽说误了些时辰，但学到大名鼎鼎的伽利略变换，也不虚此行。”好学不倦的唐僧策马绝尘而去。画外音：唐僧虽然不认得妖怪，但对学问却是慧眼独具。经过略哥循循善诱的课程，现在对“伽利略变换”的概念表述，我们也不难读懂：
若O’-x’y’z’参照系沿着x轴方向以速度v相对于O-xyz参照系运动，且t=0时两参照系的原点重合，则两参照系之间有如下关系：x' = x − vt、y' = y、z' = z、t' = t。
根据伽利略变换可知：两参照系描述同一运动的速度是不同的，但加速度是相等的。一切惯性系都是等价的。
伽利略变换是在低速下（远小于光速）的特殊数学物理工具，是牛顿力学的重要基石，反映了经典力学的时空观。

【图】塞曼
经典电子论的重要意义在于：它把电磁波与物质相互作用，归结为电磁波与物质中电子的相互作用；将宏观媒质的电磁、光学效应，归结于其中所含带电粒子的作用。总之一句话，就是把电磁的作用和效应，都划到电子名下。
这意味着什么呢？它意味着物理学进一步接近了事物的本质，是电磁理论的一个重要进展。后来，它也成为狭义相对论、物性微观理论发展中的一个重要环节。
千万别小瞧了基础理论，它既是种子，又是土壤，是人类科技发展的根、基（嘿嘿，这俩字分开更给力吧）。就说宏观媒质的电磁和光学性质的理论吧，现已在原子的核模型和量子力学、量子统计的基础上，发展成许多门有关的学科，比如，原子和分子物理学、固体物理学中的有关部分。还有更加具体的：半导体物理学、磁学、电介质物理学和超导电物理……
好了，洛老师的第一个伟大成就，电子论的基本情况就是这样了。
现在，到洛伦兹变换式时间了，这是个神马东东？首先，它是一个重要的公式，是后来狭义相对论的基础公式之一。
其次，它是个有故事的公式，因为不同的人，通过不同的方式，纷纷导出了这个变换式。还记得卡文迪许和欧姆分别发现了欧姆定律吧，这类事情并不少见。
就拿勾股定理、圆周率来说吧，勤劳勇敢智慧的全世界各族人民，分别在不同时间发现了它们，全是原创！
说到勾股定理，我们不得不道一声“神奇”。因为相对论之后，一些强人用勾股定理各种推导，居然通过不同的方法，推导出洛伦兹变换。当然过程有简有繁。稍繁一点的，可参见“从勾股定理到洛伦兹变换”等现代论文。
在狭义相对论章节里，咱们就选一个最简单、物理意义较强的推导，代替爱因斯坦的“简单推导”，以助我们更好地理解其中的物理意义。

现在我们先看看洛伦兹变换式诞生的简要历程。

1889年，斐兹杰惹提出长度收缩假设，来解释MM实验。
1892年，洛伦兹也独立地提出了收缩假设，推导出长度收缩公式。
1904年，洛伦兹发表了变换式的正确形式。
1905年，爱因斯坦根据他的相对论原理，也推导出这一公式。
1905年，另一个大牛庞加莱对这个变换式进行改写，变成现在的样子，还将其命名为“洛伦兹变换式”。（1906年正式发表）
从这个大致过程可以看出，洛伦兹变换式的诞生是必然的。那朵乌云，看似不经意降落凡尘，却如影附形、驱之不尽，搞得全球物理界人心惶惶，逼迫大家必须搞出点什么来解决问题，洛伦兹变换式就这样接二连三地诞生了。各种版本。狭义相对论就像当初的万有引力定律一样，呼之欲出，就差牛顿降世，一统河山了。