1、相对运动原理

按照物理学的定义，运动亦即物体位置的变化。而我们所说的物体位置，只能是物体之间的相对位置。我们要想确定物体的位置，必须要先选取某一物体为参照系，然后以参照系为原点，来确定其他各个物体相对于参照系的位置。离开了参照系，我们就无从谈起物体的位置。

既然物体的位置是相对的，那么物体的运动----即物体位置的变化，当然也是相对的。我们在研究物体运动之前，必须要先选取某一物体作为参照系并视其为是静止的；而我们所描述的其他各个物体的运动，当然就是相对于所选取的参照系的运动。离开了参照系，谈论物体的运动就毫无实际意义。

速度是我们对物体运动快慢的一种量度，既然运动是相对的，速度当然也是相对的。我们描述物体运动需要选取参照系，测量物体运动速度同样离不开参照系。我们所测量出来的任何一个物体的运动速度，都是相对于所选取的特定的参照系而言的。

速度的相对性决定了一个物体相对于不同的参照系，会具有不同的运动速度。例如，相对于路基这个参照系来说，火车A是以每小时100公里的速度运动着的，但如果我们选取在同一方向上以同样每小时100公里速度相对于路基运动的火车B为参照系的话，火车A则是静止的，其速度为零。

既然物体的运动速度是相对的，这也就决定了物体所具有的能量也是相对的。拿动能来说，一个物体所具有的动能大小等于该物体质量与其速度平方的乘积的二分之一，即牛顿的公式E＝？mυ2。由于物体的运动速度是相对的，所以一个物体所具有的动能当然就是相对于所选取的参照系而言的了。

2、光速不变定理

爱因斯坦建立狭义相对论的主要根据是“光速不变定理”。按照这一定理，光在真空中相对于一切惯性系都以恒定不变的速度C传播，而与各个惯性系之间的相对运动速度无关。比如说，一道相对于路基以速度C传播的光线，相对于在路基上行驶的火车来说，其传播速度仍然是C，而不管火车相对于路基的运动速度有多快。按此说法，光速C就成了不可思议的“绝对速度”和“极限速度”。

显然，“光速不变定理”与“相对运动原理”是相互矛盾的。按照相对运动原理，我们测量出来的任何一个物体的速度，都是相对于所选取的参照系而言的，而一个物体相对于不同的参照系来说，就会具有完全不同的速度，光的传播速度也绝不会例外。例如：一道相对于路基以速度C传播的光线，相对于在同一方向上沿路基以速度U行驶的火车来说，其传播速度必定不等于C，按照经典的速度合成原理，光相对于火车的传播速度应等于C－U。

按照逻辑学，两个互相矛盾的判断不可能同真，其中必有一假。我们知道，“相对运动原理”经过了无数实验的验证和充分地逻辑证明，其真实性是不容置疑的，这是我们研究任何物体运动时都必须遵循的一条最基本的原理。而“光速不变定理”则是爱因斯坦作为一个假定提出来的，迄今为止也没有真正的得到实验的验证，更何况把光速C视为是相对于一切惯性参照系都恒定不变的“绝对速度”和自然界中的“极限速度”是根本不合乎逻辑的。所以可以断定：“光速不变定理”是一个极其荒谬的假定。

3、“相对运动原理”与高能物理实验

以光速不变定理为根据而建立的相对论能够被物理学界所接受的主要原因在于：相对论能够对经典力学所“无法解释”的高能物理实验现象作出“令人满意”的解释。

按照经典力学，物体在确定大小的力的作用下会产生确定大小的加速度。以此推论，我们只要持续不断的对一个物体施加足够大小的力，就能使该物体不断的加速运动以至于超过光速。然而，经典力学的推论同高能物理实验中的实际情况似乎并不相符。例如，在粒子加速器中，用10MeV的电势差可以把电子加速到0.9988C，但当我们想进一步提高电子的速度而把电势差提高到40MeV时，电子并非像牛顿公式E＝mυ2所计算的那样被加速到1.9976C，而是仅仅从0.9988C提高到0.9999C；而且不管我们再怎样继续提高电场的能量，电子的运动速度始终也不会达到或者超过光速。按照相对论的解释，这是电子的质量随其速度的提高而不断增大的结果，按照洛伦兹方程的计算，电子的速度如果达到光速C的话，电子的质量将增加至无穷大。而具有无穷大质量的电子是不可能的，爱因斯坦因此断言：光速C是自然界中不可逾越的“极限速度”。

其实，我们只要从“相对运动原理”出发，用经典力学就完全可以对高能物理实验现象做出合乎逻辑的解释。经典力学关于“确定大小的力使物体产生确定大小的加速度”是毫无疑义的，但问题的关键是：我们能否保持持续不断地对一个物体施加确定大小的力吗？

从“相对运动原理”的观点来看，只有当一个物体相对于另一个物体具有能量的情况下，这一物体才可能会对另一物体施加力的作用，作用力的大小取决于两个物体之间相对能量的大小。我们可以设想面前有一个质量较大的球体A和一个质量较小的球体B。要想使A球通过碰撞对B球施加力的作用，我们就需要先使A球以一定的速度运动起来，让A球相对于B球具有一定的动能。当运动的A球与静止的B球发生碰撞之后（假定这是完全非弹性碰撞），B球就会在A球的作用下加速运动。但B球的速度并不会无限制的提高，因为随着B球的速度不断提高，A球相对于B球的速度就会逐渐降低，A球相对于B球的动能就会逐渐减小，对B球的作用力也就逐渐变弱。一当B球被加速到与A球的速度一样时，A球就不能再对B球施加力的作用而使B球继续加速了，因为这时A球相对于B球的速度为零，已经不具有动能了。由此可见，运动的相对性决定了我们不可能保持持续不断地对一个物体施加确定大小的力的作用，因此也就不可能无限制的提高一个物体的运动速度。

现在我们就很容易理解高能粒子加速器中所发生的情况了：当我们想使在10MeV的电场中已经被加速到0.9988C的电子进一步加速，而把电势差提高到40MeV时，是不能指望电子的速度会提高到1.9976C的，因为这时电场中被加速的电子已经不再是静止的，而是以0.9988C的速度运动着的。按照“相对运动原理”，电场相对于静止的电子能量最高，因而对电子的作用力也就最大；随着电子的速度不断提高，电场相对于电子的能量就会不断降低，对电子的作用力就会逐渐减小。特别是当电子被加速到接近于光速C的时候，电场对电子的作用力就会变得非常微弱，这也就是为什么电势差提高了4倍，而电子的速度却只从0.9988C提高到0.9999C的真正原因。倘若电子真的被加速到光速C的话，那么由于电场能量的传递速度是光速C，相对于以光速C运动着的电子来说已经不具有能量了，这种情况下，无论我们再怎样继续提高电场的电势差，也不会使电子进一步加速了。由此可见，加速器中被加速的电子之所以不能达到和超过光速C，其原因并非是电子的质量随其速度的提高而不断增大，而是随着电子的速度不断提高，电场相对于电子的能量不断降低的结果。