广义相对论和狭义相对论到底是讲什么的？能有个简单的比喻说清楚吗？

广义相对论和狭义相对论到底是讲什么的？能有个简单的比喻说清楚吗？

物理学最早的对称性是伽利略对称，或伽利略变换只是空间坐标的变换，与时间无关，意味着在此基础上的牛顿定律通过它对任何不同运动状态的观察者而言是不变的。这种变换和不变性意味着物理定律对不同惯性系统的对称性。

但麦克斯韦把电和磁统一成一组方程后，问题出来了，光速可以从其方程里算出来，而且实验物理学家发现光速是个常量，与观测者的运动状态无关。通过光速不变，会导致推论出高速运动的时间膨胀，和空间收缩，甚至E=MC2。爱因斯坦甚至宣布世界的一切事物都是以光速在时空中运动。高速运动的系统里意味他在时间里的运动比静止系统的慢，因为他在时间里的运动有些转移到空间了，所以他的钟会变慢。进而推论假如系统在时间里的运动完全转移到空间来了，系统在空间的运动速度就达到最大速度。进而推论到以光速在空间运动的系统，没有一点在时间运动，因此光子不会老，从大爆炸出来的光子到今天依然一样，在光速下，没有时间的流逝。

这时需要引进洛仑兹变对称性，它的基本意思是这样的，一个物理定律对不同的惯性系都有不变的形式结构，同时在不同的惯性系看来光速是不变量。爱因斯坦用洛仑兹变换检验和改造了牛顿力学，使之成为洛仑兹不变的力学理论——狭义相对论。“所谓相对论，与其说是一种理论，不如说是对物理理论的一种很合理很基本很公理化的要求”，就是要求物理理论要满足洛仑兹不变性。爱因斯坦对上帝思想的直觉判断，他相信上帝的思想和美学极其简单，它不过就是要求上帝的旨意不能因时因地因人而异，于是这个简单得不能再简单的要求演绎出特别费解和深奥的理论。但再费解的东西也必须能被理解，比如，光速是常量，如果一个奔跑的人（速度为V）向你抛来一个光速(c)的苹果，按常理苹果速度是V+c 的话，那么会出现什么情况呢？你将先看到飞来的苹果，后看到投掷的动作。

狭义相对论与以前的物理学规律一样，都只适用于惯性系。但事实上却很难找到真正的惯性系，爱因斯坦有一个“愉快的思想旅程“，他发现在一个空间的人是区分不出他是以1G的加速度飞行，还是在地球上，这就是”等效原理“，---加速度和引力是等效的----这样就可以用加速度来理解引力了。然后他发现了在加速度飞行飞船上的射出的光线是弯曲的，而光线总是按最近的距离传递，进而推论引力会导致空间弯曲，“质量导致时空弯曲，而弯曲的时空又决定物质的运动”“Matter decides times and space, time and space decides the movement of matter”。这是广义相对论的最简单文字表述了，虽然数学上表述和求证相当复杂。事实上他包含了及其深刻的对称性，广义坐标不变性。不同的加速度时空体系，测得其他体系的速度是不同的，但在本体系中的物理定律不变。我举个例子，一个以近似光速运动的粒子，在地球人看寿命是8秒，此后衰变，而在粒子自身的时钟里它自我感觉存活了2秒，在地球人看它奔跑了8倍光速的距离，在它自己看来，它只跑了2倍光速的距离。所以在洛仑兹变换下，同一个物理事件，用不同惯性系的时钟所测量出的运动距离、运动时间都不相同，但是同一个事件在不同惯性系看来不仅能推导相同的物理定律，而且能测量出相同的光速。