有哪些有力的實驗事實有力地證明了狹義相對論的正確性？
質能公式（E＝MC2）指出，物質的總能量相當於其質量乘以光速的平方。它表明能量和質量可以互相轉換，而光速是恒定不變的常數。這壹公式是愛因斯坦1905年發表狹義相對論時提出的，被認為是狹義相對論的基礎，也奠定了新的時空觀。
此前，其他物理學家曾用多個間接實驗證明了質能公式的正確性。但科學家認為，這些實驗存在壹定前提條件，可能引起對質能公式廣泛適用性的質疑。美國科學家在12月22日出版的《自然》雜誌上發表論文說，他們所采用的方法已能直接支持質能公式。
這壹實驗的原理是：按照質能公式，當壹個原子核捕獲新的中子時，它的質量就會變成原先原子核和中子質量之和、再減去這壹過程消耗的中子結合能，中子結合能包括放射出的伽馬射線能量以及原子核碰撞後的反沖。因此，只要分別測出原子核被中子轟擊前後質量的變化以及轟擊期間發出的能量，然後進行比較，就可以驗證質能公式是否準確。
科學家選用了矽和硫原子來進行實驗。國家標準技術研究所的科學家依據伽馬射線在晶格中的散射角來測量其波長，波長就決定了伽馬射線的能量。而麻省理工學院的科學家則用電磁阱“固定”住捕獲中子前後的原子，並精確測定其質量。
他們的測量結果表明，質量和光速的平方的乘積（MC2）與能量（E）的差異，大約為千萬分之四，足以表明質能公式的正確性。科學家在論文中稱，這是“迄今為止對質能公式最精確的直接驗證”，比此前的證明精度高了55倍。
大家都知道，意大利科學家伽利略和英國科學家牛頓是經典力學的創始人。
1642年12月25日牛頓生於林肯郡伍爾索普村的壹個農民家庭．12歲他在格蘭撒姆的公立學校讀書時，學習成績並不出眾，只是愛好讀書，對自然現象有強烈地好奇心。1661年，牛頓就讀於劍橋大學的三壹學院，成了壹名優秀學生．1669年，年僅27歲，就擔任了劍橋的數學教授．1672年當選為英國皇家學會會員．1687年牛頓發表了著名的《自然哲學的數學原理》，完成了具有歷史意義的發現——運動三大定律，又討論了萬有引力和天體的運動。牛頓用他自已發明的微積分，成功地處理了引力理論中的雙體問題和三體問題。可以說，經典力學在當時的歷史條件下，對人類的進步和發展作出了重大貢獻！
經典力學中有壹個名詞，叫做慣性系。它是指壹切容許勻速直線運動定律成立的參考系。若要使力學定律成立，坐標系的運動狀態不能任意，必須沒有加速度（只是勻速運動），也沒有轉動（只是直線運動）。例如在太陽系中，對太陽而言地球並非作勻速直線運動，所以嚴格地說地球並不是慣性系。但我們在考慮地面上壹些運動現象時，地面參考系仍可作為慣性系看待。
經典力學認為：力學定律、時間、長度、加速度、質量以及同時性等都是絕對的，只有物體運動的坐標和速度才是相對的。這就是牛頓的“絕對時空觀”。但是，這種“絕對時空觀”和不與高速運動相適應的缺陷直到19世紀末才逐漸暴露出來。1891年由於電子的發現，使科學家們第壹次面對高速運動的微觀粒子。這時，牛頓的經典力學就顯得無能為力了。因此，經典力學只是壹種僅適用於作低速運動的宏觀物體的力學理論。
艾伯特?愛因斯坦於1879年3月14日在德國小城烏爾姆出生，他的父母都是猶太人。和牛頓壹樣，愛因斯坦年幼時也未顯出智力超群，相反，到了4歲多還不會說話，家裏人甚至擔心他是個低能兒。1888年他9歲，進入了中學，學業也不突出，除了數學很好以外，其他功課都不怎麽樣。12歲時愛因斯坦放棄了對宗教的信仰，他發現周圍有壹個巨大的自然世界，它離開人類獨立存在，就象壹個永恒的謎。因此，少年時代的愛因斯坦就特別喜愛科學事業，希望掌握這個自然世界的奧秘。
1896年，愛因斯坦考進了蘇黎世的聯邦工業大學。大學期間，愛因斯坦迷上了物理學。他閱讀了德國著名物理學家基爾霍夫、赫茲等人的著作，鉆研了麥克斯韋的電磁理論和馬赫的力學，並經常去理論物理學教授的家中請教。1900年，愛因斯坦大學畢業。1902年，在他的朋友格羅斯曼的幫助下，愛因斯坦才在伯爾尼的瑞士聯邦專利局當上了壹名普通的技術員。
1905年6月30日，德國《物理學年鑒》接受了愛因斯坦的論文《論動體的電動力學》，在同年9月的該刊上發表。這篇論文是關於狹義相對論的第壹篇文章，稍後（也是在1905年）接著發表了另壹論文《物體的慣性同它所含能量有關嗎？》。此外，1907年愛因斯坦又發表了壹篇長文《關於相對性原理和由此得出的結論》。這三篇文章包含了狹義相對論的基本思想和主要內容，也是我們討論的依據。
那麽，愛因斯坦《狹義相對論》就競與牛頓《經典力學》的基本思想有什麽不同呢？愛因斯坦認為：宇宙中只有物理定律、光速兩者是絕對的，其他（包括時間、長度、質量、同時性等）都是相對的。於是，長度、時間都隨參考系的運動而改變，故空間、時間都是相對的，並且互相關聯。這也正是“相對論”壹詞的由來。為什麽又叫“狹義相對論”呢？這是因為這部分理論只適用於作相對勻速直線運動的慣性系統。
2、 對《狹義相對論》主要內容的回顧
愛因斯坦的《狹義相對論》可概括為10個主要方面，即1個變換、2個公設、3個公式、4個推論。下面就簡略介紹壹下這10個方面的主要內容：
（1）、1個變換就是洛倫茲變換，它與伽利略變換不同，伽利略變換認定不同參考系中時間是絕對的，速度（包括光速在內）是相對的。而洛倫茲變換則認定時間是相對的，光速是壹個恒量。如果物體的運動速度遠遠小於光速時，那麽洛倫茲變換就簡化為伽利略變換了。
（2）、2個公設：第壹個公設就是物理定律在壹切慣性系統中都相同，也就是我們通常說的“狹義相對性原理”。這意味著在壹切慣性系統中不但力學定律同樣成立，電磁定律、光學定律、原子定律等物理定律也是同樣成立的；第二個公設就是“光速不變性”公設：即真空中光速是壹個常量，與觀察者或光源的運動無關，與光的顏色無關。更明確地說，真空中光速c與光的頻率、光源的運動、觀察者的運動無關，而總是保持為恒定的數值（c=299792458m/s）。
（3）、3個公式就是速度合成公式、質量速度公式和質能關系式：
a、 速度合成公式：當某系統以速度v運動時，如系統中某物體又以速度u向同方向運動，則狹義相對論的合成速度w如下式表示。顯然，只有當u<<c、v<<c時，該式才與牛頓力學壹致：w=u+v 。
b、 質量速度公式：m為任何粒子或物體的動質量，mo 為其靜質量，如果其運動速度v>c ，則m成為虛數。因此，愛因斯坦認為虛質量是無意義的，這也是狹義相對論說“不可能有超光速運動”的理由之壹。
c、 質能關系式： E = mc? 1922年愛因斯坦曾對該式作了如下說明：由此可見質量和能量在本質上是類同的，它們只是同壹事物的不同表達形式而已。物體的質量不是壹個常數，它隨其能量的改變而變化。
（4）、4個推論就是運動方向的長度縮短，運動的時鐘變慢，光子靜止質量為零，物質和信息不可能以超光速運動。
從以上回顧可以看出，《狹義相對論》主要內容集中體現在“1個變換、2個公設”之中，它們之間又緊密地聯系在壹起。至於“3個公式、4個推論”則是從以上三者派生出來的東西。
3、愛因斯坦《狹義相對論》中的主要問題及質疑
《狹義相對論》從提出至今已有101年的歷史。目前由於《狹義相對論》無法園滿解釋許多現代物理學問題，中國、美國、德國的壹些科學家正設計各種實驗以重新檢驗《狹義相對論》的正確性。近十幾年來，國際科學界的質疑主要集中在：“光速不變性”公設、“運動方向的長度縮短” 推論、“光子靜止質量為零” 推論，以及“物質和信息不可能以超光速運動” 推論等四個方面。產生質疑的原因，歸根結底還是實驗的確證不足，而反證實驗卻不斷增加。
（1）、關於對“光速不變性”公設的質疑：
光是壹種電磁波，是壹種在電磁場中傳播的波動，電磁場中的波動應該有其特征速度，這壹速度等於光速，就像靜止的空氣中的聲波的速度是壹確定值壹樣。又因為光速與源速無關，光速對於絕對坐標系而言是壹個常數（這點實際上在麥克斯韋及洛侖茲的電磁理論中已得到了證明）。它可以體現出絕對坐標系的某些特征，所以光速有其不變性的壹面。
另外，《狹義相對論》認為對壹切觀測者而言光速都是等同的，光速與接受者的速度是無關的。而我們則認為光速與接受者密切相關，即觀測者的速度將直接影響接受者所測得的光速：與光同向運行的接受者測得的光速要變小，與光逆向運行的接受者測得的光速將要變大。例如對3K微波輻射及對射電星系的無線電波進行的觀測均發現了在地球運動方向有明顯的各項異性。這些天文學實驗確切地證明了光速與接受者的速度相關。因此光速又是可變的。
總之，光速仍然扮演著壹個重要而又特殊的角色。其重要性是指壹些基本的概念需要由它來定義（如絕對坐標系等），其特殊性是指它是壹個既變又不變的量等等。
（2）、對“光子靜止質量為零” 推論的質疑：
“光子靜止質量為零”實際上是《狹義相對論》第二個公設的推論，因為愛因斯坦認為：光在真空中相對壹切慣性系都以不變速度c傳播，就不會有光子的靜止系，因此光子靜質量必須為零。同時，按《狹義相對論》推論，光子將尺縮為零，光子是沒有體積的質點。與此相仿，光子的鐘將停滯不前，失去時間概念。這件事壹直使科學家放心不下，為此進行了多項實驗。在20世紀70年代，著名的實驗物理學家丁肇中在漢堡的加速器上做光子和電子的實驗時，他發現光子並不是沒有靜質量。當光子能量很高時，會迅速成為有壹定壽命和質量的粒子，他給這種現象起名叫重光子。1998年日本人小柴昌俊公布的實驗結果：中微子有靜質量，其值約為10克，並因此獲得2002年Nobel物理獎。我們知道，光子與中微子極為相似，這是很值得註意的。2003年2月28日出版的美國《物理學評論快報》刊登了中國華中科技大學物理系教授羅俊及其課題組在“用精密扭秤檢驗光子靜止質量的上限”的課題研究中取得新成果。在任何情況下，光子的靜止質量都不會超過10的負54次方千克，這壹結果是之前已知的光子質量上限的1／20。或者說是壹個電子質量的10的負24次冪。對此美國物理學家R 勒克評論說：“妳決不能肯定地說什麽東西絕對就是零”。
（3）、對“不可能有超光速”推論的質疑：
我們知道，1925年壹批歐洲的物理學家創立了《量子力學》，盡管它描寫的量子世界與人類的生活經驗常常大相庭徑，但81年來的科學史實證明，它絕非壹種空洞而不切實際的理論，它已解決了許多科學技術發展中亟待解決的實際問題。因此說它是科學上極有成就的科學分支，完全具備現代科學理論的特征。
《狹義相對論》在本質上具有經典性、宏觀性和局域性，而《量子力學》則表現為非經典性、微觀性和非局域性，因此兩者在根本上不具有壹致性。這也正是愛因斯坦堅持不渝地反對《量子力學》的原因所在。《狹義相對論》不允許超光速狀態，但《量子力學》的非局域性表示出現超光速是可能的。實際上，超光速問題正好表現出《狹義相對論》與《量子力學》有尖銳矛盾的證明。
近十幾年來，許多科學家相繼報告了非實體物質（電磁場、波動、光脈沖等等）有關超光速實驗及其結果。例如，1992年美國伯克利加州大學以 R.Chiao為首小組所作的“光子賽跑”實驗，得到光子速度1.7c(c是光速)；1992-1997年德國科隆大學G.Nimtz教授在微波測到的結果是4.7c和4.34c；2003年壹季度北京廣播學院由黃誌洵教授、逯貴禎教授及研究生關健組成的課題組，進行了在無線電波頻率上的實驗，用模擬光子晶體的同軸系統獲得了阻帶中的超光速群速，數據分布在（1.5~2.4）c。目前的情況是，在各個不同的國家，都有經歷背景、專業學科各式各樣的專家學者，用理論或實驗的方法研究超光速問題，得到了“超光速可能性”的肯定的結論。這絕不是偶然的現象。
總之，縱觀愛因斯坦的壹生和貢獻，他不愧是壹位偉大而出色的科學家。我們知道，在自然科學研究中“實踐才是檢驗真理的準壹標準”。目前很多實驗表明：愛因斯坦的《狹義相對論》並不是絕對真理，它僅是壹種基本正確、只適用於亞光速、有自身局限性的理論體系。《狹義相對論》在某種程度上仍是壹種經典理論，需要根據新的情況、新的實驗作出改進和發展。
參考文獻
1、狹義相對論研究中的若幹問題 北京廣播學院 黃誌洵教授
2、狹義相對論的理論發展和實驗檢驗 北京廣播學院 黃誌洵教授
3、超光速研究的理論根據 北京廣播學院 黃誌洵教授