意大利物理学家伽利略最早提出伽利略速度相加原理，提出在行驶的车辆里顺向投球，对于静止的观察者来说球的速度是车辆的速度加上投球的速度，这和同样的静止投出同速度的球，在观察者来说，是同样的。物理学家牛顿在总结了物体运动规律后，引入了伽利略速度相加定律，创建了牛顿力学。
19世纪后，英国理论物理学家麦克斯韦建立了麦克斯韦方程组的电磁学定律，并根据该方程式组推论出电磁波在真空中的传播速度是30万千米每秒，光也是一种电磁波，所以光速为每秒30万千米。麦克斯韦方程组并没有能说明30万千米的秒速是以什么为基准的。就是对相对运动的观察者，没有说明清楚电磁波的速度有没有加上或减去观察者的速度。
爱因斯坦在后来提出“电磁波原本就没有速度基准，无论用什么基准来看，光速都是相同的。”。这被称作光速不变原理。爱因斯坦注意到伽利略速度相加定律与光速不变原理的巨大矛盾，为解决这一问题，爱因斯坦创立了狭义相对论。
为了解决这一矛盾，爱因斯坦以光速不变原理为基础，提出时间的流逝速度，物体与空间的长度会随着观察者所处的位置的不同而变化，也就是说，时间与空间不是绝对的，而是相对的。爱因斯坦推导出，物体运动的速度越接近光速，空间收缩效应越明显，时间相对的变慢。时间与空间不是各自独立伸缩的，而是同时伸缩的。时间与空间因为互相联动伸缩被当为一体，被统称为时空，所以可以说，我们生活的世界是三维的空间加上一维的时间，组成的四维时空。
由狭义相对论推导出来的质能转换公式：E=mc平方。E表示能量，m是质量，c表示光速。之前的物理学家认为持续的给物体注入能量后，物体的速度可以无限加速。而狭义相对论认为，持续不断的给物体注入能量，物体的运动速度也不可能超过光速，那么那些能量哪里去了，答案是能量转换成了质量，原本用来加速的能量变成了被加速物体的质量而储存下来，所以被加速的物体的速度越接近光速，其质量也越大，加速需要的能量因为物体质量的增加，也越来越多，所以无论用多少能量去加速物体，被加速的物体永远达不到光速。
太阳的中心主要是由氢组成，核心温度1500万摄氏度，压力是2500亿地球上的大气压，在太阳中心的超高温，超高压下，核聚变反应使四个氢原子核聚变反应为一个氦原子核，氦4原子核比四个氢原子核轻百分之0.7，失的百分之0.7的质量变成能量的方式辐射出来，这就是太阳发光发热的原理。
我们生活的世界由原子组成，原子由原子核和电子组成，电子是基本粒子，不可再分，电子其实就是光子。原子核由质子，中子组成，质子，中子由上下夸克组成，上下夸克是基本粒子。上夸克的质量大约是电子的五倍，下夸克的质量大约是电子的十倍。质子由2个上夸克和1个下夸克组成，从加法来说，质子的质量应该是电子的20倍，实际上，质子的质量是电子的1850倍，就是说夸克本身的质量只是质子质量的百分之一，那么其余百分之99的质量是哪里来的？夸克其余的质量来源于夸克本身的运动速度~动能，和把夸克束缚在一起的一种基本力~强力，夸克之间的距离越远，强力越大，在强力的束缚下，3个夸克无法分开，只能以一个整体~质子的形式存在，夸克被强力束缚的同时也在以接近光速的速度运动，所以质子里不仅有来自强力的能量，还有夸克自身的动能，根据质能转换公式，能量与质量是可以转换的，所以这些被束缚在质子中的能量，在外界测量者来说，表现为质量而被测量到。百分之99的质子的质量是由质子内的能量转化而来。
欧洲大型对撞机，利用电磁力，也就是电力，能够把质子加速道光速的百分之99.9999991。质子以接近光速运动时，随着速度的增加，质量会越来越大，质量1 克的物质被加速到光速的百分之99时，表现的质量大约是7.1克，加速到光速的百分之99.9999991时，表现的质量是7450克。当被加速到这个速度的两团物质对面相撞后，撞击后的能量将转化为物质，生成质子中原本没有的基本粒子，2013年，获诺贝尔物理学奖的希格斯粒子就是这样在2012年发现的。狭义相对论与广义相对论合称相对论，相对论和量子力学构成了现代物理学的两大基础，代表了人类探索宇宙原理智慧的伟大成就。
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