第5版()
专栏：
给日本人民的最富有战斗性的礼物 安斋库治
《毛泽东选集》第四卷日译本的出版工作，由于6月15日出版了下卷而最后结束了。读者在全国的任何书店里都可以看到《毛泽东选集》第四卷（上、下）。
自从《毛泽东选集》第四卷出版以来，给我感觉最深的一点是：日本人民对《毛泽东选集》第四卷的关心非常强烈，学习的热潮以惊人的速度在各地传播开。这一点首先反映在《毛泽东选集》第四卷出版以来的销售速度上。《毛泽东选集》第四卷出版以后仅仅一个多月的时间，第一版七千部业已抢购一空，而读者的订货却源源不断，以致不得不赶忙着手印第二版以满足读者需要。与此有关值得注意的是，最近纪念《毛泽东选集》第四卷出版的集会、学习会增加了，希望派讲师参加这些会议的请求也增加了。例如，6月26日日中友好协会爱知县支部在名古屋市举办了“《毛泽东选集》第四卷出版纪念集会”，尽管这是在参议院选举的最后几天里召开的，却有大约两千名青年人前来参加，使集会获得了很大成功。
那么，为什么《毛泽东选集》第四卷会如此在日本劳动人民当中引起了极大的关心并受到了衷心的欢迎呢？这里有种种原因。不过最根本的原因在于日本人民在追求能够解放自己的理论。具体地说，中国人民在毛泽东同志的领导下，在同美帝国主义及其追随者蒋介石反动集团的斗争中取得了伟大的胜利，而日本人民正在热心地从中国人民的丰富经验中学习解放的理论，这才是真正的原因。
日本是高度发达的资本主义国家，而解放前的中国是半殖民地、半封建的国家。由于情况不同，我们必须避免机械地把中国的经验原封不动“搬”到日本来。虽然如此，对日本人民来说，学习中国人民的宝贵经验，特别是学习其总结性理论——《毛泽东选集》，一般说来比学习其他国家的经验具有更加切实的意义。那是因为目前日本人民正处在美帝国主义及其追随者日本垄断资本的压迫和剥削的水深火热中，而毛泽东思想，特别是《毛泽东选集》第四卷正是总结了中国人民同美帝国主义及其追随者蒋介石反动集团进行斗争的胜利的经验，这是马克思列宁主义式的理论总结。
从这个意义来说，《毛泽东选集》第四卷日译本的出版，根据其内容可视为在同美帝国主义及其追随者蒋介石反动集团进行的斗争中取得伟大胜利的中国人民给予正在同美帝国主义及其追随者日本垄断资本这两个敌人进行英勇斗争的日本人民的最充满友谊、最富有战斗性的礼物。
现在，对于我们来说，最重要的事是用贯串着纲领的革命思想武装日本人民，而这个纲领是我们同修正主义者的斗争中在第八次党代表大会上获得的。在完成这个事业的过程中，把马克思列宁主义的普遍真理正确地运用在中国具体条件和实践的毛泽东思想尤其具有重要意义。
1、我们应如何认识帝国主义和反动派的本质？
2、为了战胜帝国主义和反动派应如何向他们进行斗争？
3、如何孤立帝国主义和反动派，如何组成包括一切可以团结的阶级和政党在内的统一战线？
4、如何建设革命最根本的保证——党？
对于纲领和政治报告所提出的这些问题，《毛泽东选集》第四卷通过中国革命的丰富经验向我们作了深刻的启示。通过《毛泽东选集》第四卷的翻译工作，我所得到的最大收获是由此确信了我们的纲领和政治报告的正确性，并深深地相信它把马克思列宁主义的普遍真理正确地运用在日本的现状和实践中。
希望读者进行深入的研究。
（原载日共《读书之友》旬报）
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专栏：
相对论在自然科学中的意义 周培源
爱因斯坦的相对论关于空间和时间的学说，是物质世界最基本的学说之一。1905年狭义相对论的发表，在物理学史上对于古典的空间时间观念引起了革命性的变化，并且解决了电动力学里当时存在的基本困难。狭义相对论动力学推出了质量和速度的关系，以及质量与能量的联系规律。这个规律不但统一了物理学上质量守恒和能量守恒两个基本规律，而且在理论上指出了原子能利用的可能性。
广义相对论的引力论是狭义相对论四度平直空时的进一步发展。这个引力论说明了天文学中多年来没有能够解决的课题之一，即水星绕太阳运动椭圆轨道近日点的进动运动。爱因斯坦的引力论并预见到光线经过引力场具有弯曲的线路，以及在引力场中所发出的光谱应向红端推移。这两个预见在广义相对论发表以后都得到天文上的观测证实。广义相对论的宇宙论，到今天为止，还是宇宙的结构和运动比较完整的学说。在1937—1939年间开始发展的运动理论，是对物质运动进一步的深入。因此，相对论在物理学、天文学以及工程技术中都起着非常重要的作用。
相对论的起因
在狭义相对论引起空间时间概念的基本变革之前，物理学界、工程技术界及一般的日常生活中都拿古典力学中的空间时间概念做为空间和时间的理论根据。牛顿力学的空间就是欧几里德空间，它是我们在地球面上进行耕田、灌溉、盖房子、修路等生产活动所获得的经验。牛顿运动三定律告诉我们空间、时间、力和质量、作用和反作用等方面的性质。比如，第一定律规定了一个物体在没有力作用下的运动状态，也告诉我们如何根据这定律来量度时间。第二运动定律规定了力、质量和加速度的关系，这个质量我们可以叫做惯性质量。从行星的绕日运动牛顿也发现了万有引力在天体中的相互吸引作用，万有引力中的质量具有“吸引”和“被吸引”性质，我们称为引力质量。牛顿的惯性质量和引力质量虽然来源不同，但根据天文观察和物理实验，它们在数值上是相等的。
牛顿力学的运动学有两个特点：第一，在牛顿的运动学中，度量空间的尺及度量时间的钟都因不同运动情况而有所改变。比如，做匀速运动的参考系，也称惯性系，同其他惯性系来比较，尺的长度和时钟的快慢不因运动而有所分别。由于古典力学认为运动的尺的长度和运动的钟的快慢都是不变的，我们称这种空间和时间为绝对空间和绝对时间。第二，在牛顿力学中写出运动方程时，必须有一个标准参考系。为了观测方便起见，我们可以变换到一个运动的参考系。比如，我们考察行星绕太阳的运动，必须把行星的运动方程在以太阳系的质量中心为原点的标准参考系中写出。但为观测的方便，我们可以变换到和地球一起运动的参考系。根据运动的尺与钟的不变假设，我们可以求出惯性系之间的坐标变换，称作伽利略变换。
牛顿力学的动力学也有两个特点：第一，运动方程中物体的质量是常数，它和物体的速度无关。第二，凡和标准参考系作相对匀速运动的参考系都可等效地被用来处理力学问题，也就是，凡在相对于标准参考系作匀速运动的参考系——惯性系——中物体的运动方程有不变的形式。这样一个被牛顿力学所满足的原理，在物理学上称为“相对性原理”。
物体之间相互作用的万有引力是远距离作用力，但这远距离作用力也可以用场的概念来表达。导出引力的引力势满足拉普拉斯方程，这方程描述万有引力场的特性。
在历史上磁和电的现象一直被认为是相互独立的物理现象。在电流被发现后，磁和电的现象被统一了；磁学和电学中较早就有场的概念。物理学的两大分支，电磁学和光学，也很久被认为相互独立的。麦克斯威电磁理论的发现，统一了原来看来互不相关的电磁学和光学。关于光的认识，从牛顿起就有粒子和波动的两种不同学说。电磁理论的发现说明了光是一种电磁波，因而有力地推动了光的波动学说。
光的电磁学说的创立，在十九世纪末对发展中的物理学起了很大的促进作用；无线电波就是在光的电磁理论的指引下发现的。另一方面，光与电磁学的统一也给物理学带来了新的基本困难。我们早就知道波的传播必须有一个介质。比如，传播水波的介质就是水。声波必须在气体、液体或固体中传播，但不能在真空中传播。光既然是一种电磁波，光不仅能在透明体中传播，而且也能在真空中传播，那末什么是传播光的介质呢？十九世纪末的物理学家假设有一个传播光波的介质，并且给这个介质起一个新的名称，叫“以太”。光既然在真空中也能传播，因此真空中也充满了“以太”。按照近代物质结构学说，一块物质，不管它是固体或液体，宏观上看来虽有一定的连续性，但微观上是由分子和原子组成的；原子又由电子和原子核所组成。物质中原子和原子之间，或原子中原子核和电子之间都是比较空旷的。如果客观世界中有“以太”的话，一块物质从微观结构看来是充满了“以太”的。
十九世纪末物理家提出这样的问题：能不能在地球上做一个光学或电磁学的实验来找出地球相对于“以太”的运动？换句话说，如果“以太”可被认作在牛顿的空时观中描述电磁现象的标准坐标系，那末我们能不能在运动的地球上用光学或电磁学的实验来找出地球与标准坐标系的相对运动？
地球以每秒三十公里的速度绕太阳运动；光速为每秒三十万公里，地球的速度与光速的比例是一万分之一。按照牛顿的空时观，地球在轨道中运动会遇到每秒钟三十公里的“以太”风，也就像在海里航行的船只遇到海风一样。在航行中的船只的甲板上，我们可用声波传播的方法量度出船只相对于空气的运动速度。
在十九世纪末及二十世纪初，物理学家用各种不同的光学或电磁学的实验来寻找地球相对于“以太”的运动。但是，这些实验都失败了，他们都找不到地球与“以太”的相对运动。也就是说，在运动的地球上用电磁学的实验也找不到绝对静止的标准参考系。这些实验中的最重要的一个，是在1887年所做的麦克尔孙—莫雷实验。这是一个可以量度地球速度和光速之比的平方的二级效应的实验。在十九世纪末光学的实验技术已经发展到很精密的程度。地球速度与光速比的平方等于万万分之一的小量级是可以量度出来的。
麦克尔孙—莫雷的实验甚为重要。因为这个找不出地球与“以太”相对运动的实验结果，不能用不改变牛顿的空间时间概念来说明。
在十九世纪末，电子被发现了，电子的速度可以高到接近于光速。同时发现电子在电磁场中作这样高速度的运动时并不服从牛顿第二运动定律。电子的质量并不是像第二运动定律所规定的那样是一个常数质量，而是电子速度的函数，即电子的速度越高，它的质量越大；电子速度如接近光速，它的质量可以趋于无穷大。这也说明电子速度不可能超过光速，实际上我们也没有找到超过光速的电子。
因此，到了十九世纪末与二十世纪初，由于光的电磁理论的发现，寻找“以太”实验的负的结果和电子运动不满足牛顿的运动规律，古典力学的空间时间学说遇到了和客观实际不可调和的困难。狭义相对论就是在当时物理学一方面获得巨大的发展，而同时又遇到了基本困难的形势下产生的。
狭义相对论
以上所述物理学在发展中所遇到的困难，在旧空间时间的概念框框中是无法克服的。爱因斯坦狭义相对论的主要贡献是在本质上改变了牛顿对空时的看法。牛顿力学以绝对空间和绝对时间作运动学的基础；爱因斯坦放弃了绝对空间和绝对时间，而采用空间时间的相对性。狭义相对论的空时观和运动学建立在两条原理的基础上。第一条原理是相对性原理，可以这样表达：所有作匀速运动的参考系皆可等效地用来描写物理现象。物理现象也包括电磁现象和光的传播现象，即相对性原理包括对电磁现象的描述。
相对性原理对我们并不生疏。牛顿力学的第二运动定律如上节所述也满足相对性原理，即在各种不同的惯性系中我们不能做一个力学的实验来确定这个参考系在运动或静止。现在爱因斯坦把牛顿力学所满足的相对性原理推广到电磁现象，即按照相对性原理我们不可能在惯性系中做一个电磁学实验来确定惯性系在运动或静止。
狭义相对论的第二条原理是：在作相对匀速运动的参考系中所量度得的光速的数值都相等。
这光速不变原理是和牛顿的绝对空间时间的概念不相容的，即从牛顿力学的空时观来看这原理是不能理解的。比如，按照牛顿运动学中速度相加定理，光在某一方向以每秒30万公里的速度传播，如果在同一方向有一火车以每秒10米的速度前进，火车上的人应当量得光速为每秒钟299，999．99公里。但是，按照光速不变原理，火车上的人用他的尺和钟量度出的结果，光速仍为30万公里。同样的，火车运动的方向如和光的传播方向相反，在火车上测得的光速也不是每秒300，000．01公里而依旧是每秒30万公里。显然，这条原理同牛顿的绝对空时观是相互排斥的。所以，要末我们保留牛顿力学的绝对空间和绝对时间观，拒绝接受光速不变原理；要末放弃牛顿的空时观，接受光速不变原理。二者不可能同时并存。
有了这两条基本原理，我们就可以求出两个作相对匀速运动的惯性系之间空间和时间坐标之间的关系，称作洛伦兹坐标变换。原来牛顿力学的运动学中，空间和时间是分开的。洛伦兹变换所标志的空时关系是一不可分割的四度空间时间，简称为四度空时。从数学的角度看来，洛伦兹变换可以说是在四度空时中包含坐标和时间的一个转动。当二惯性系之间的相对速度与光速的比例很小时，洛伦兹变换就和牛顿运动学的伽利略坐标变换相符合，所以伽利略坐标变换是洛伦兹变换的近似。
洛伦兹坐标变换是狭义相对论运动学的基础。根据洛伦兹变换，两个作相对匀速运动的观察者之间，量长度的尺和计时的钟不是不变的而是相对的，即空间和时间分开来看是相对的。在一个惯性系中，一个观察者看见另一惯性系中的尺是缩短了，时钟是走慢了。这样的效应也是相对的，即第二个惯性系中的观察者看见第一个惯性系中的尺也缩短了，钟也走慢了，虽然二者的差别只是相对速度与光速比的平方的二级效应。
为什么在一个惯性系中的观察者看到另一个不同的惯性系中的尺的长度和他自己的不一样呢？这是因为根据空间和时间的相对性，两事件同时发生的同时概念在不同的惯性系中有不同的意义。在同一惯性系中同时有它的确定意义。比如，我们可以从北京传播无线电波来和静止在天津、沈阳、张家口等地方的时钟校对时间。但对在运动的火车中的观察者看来，在北京和天津同时发生的两事件并不是同时发生的。这是因为在运动的火车中的观察者，用电磁波的传播方法不能证明火车对地面作相对运动，因此他不能用这方法来校对静止在地面上的时钟。甲乙二观察者在两个不同的惯性系中相互比较各人的两管尺的长度时，在甲的参考系中他同时地来量度运动的乙尺的长度；同样的，乙根据他自己的同时概念来量度从他看来运动的甲尺长度。由于对甲同时，对乙不同时，相反，对乙同时，对甲不同时，所以甲认为乙尺缩短了，而乙也认为甲尺缩短了。
静止的与运动的时钟的比较有同样的差别。从一惯性系的甲观察者看来，运动的乙的时钟和静止在甲系中不同地点的时钟比较所记的时间不同而且走慢了。同样，乙观察者看运动的甲的时钟和静止在乙系各点的时钟比较所记的时间也不一样并走慢了。由于时间的相对性，狭义相对论四度空时中的时间坐标又称作地方时。
根据洛伦兹坐标变换，我们很容易理解麦克尔孙—莫雷实验和其他根据经典力学的空时观所遇到的电动力学的困难。从洛伦兹坐标变换看来，传播光的介质“以太”存在或不存在不成为一个物理问题。为什么呢？这是因为如果“以太”存在的话，它不过是无穷数个等效地描述物理现象的惯性系中的一个，而我们的地球是对这个惯性系作匀速运动，因此不可能在地球上做一个电磁学实验来求出地球对于“以太”的相对移动。
从洛伦兹坐标变换，我们能导出两个惯性系的速度相加定理，并能说明在相对论发表前半个世纪的斐索水管试验，这试验测定光在流水（运动的折光介质）中的传播速度和流水速度相加的结果。依照速度相加定理，光速与比光速为小的速度相加仍等于光速。这是狭义相对论基本原理之一的光速不变原理的必然结果。在相对速度比较小的情况下，从洛伦兹坐标变换导出的速度相加简化成古典力学中的速度相加。
用洛伦兹坐标变换可推导出惯性系之间的电磁场强度各分量之间的变换关系，从而能说明已知的电磁现象如多普勒效应，天文学中所观察到的光行差现象等等。狭义相对论对多普勒效应的说明和旧的多普勒效应说明相比较有一个差别。按照旧的理论，如果光源同观察者的相对运动方向成垂直时，多普勒效应是不存在的。但是按照狭义相对论，这个多普勒效应是存在的，叫做横向多普勒效应；这个效应的数值很小，也是相对速度和光速比的平方的二级效应。横向多普勒效应也可以解释为运动的时钟和静止的时钟记时比较的差别。
狭义相对论力学是以洛伦兹坐标变换为运动学基础，同时采用牛顿第二运动定律作动力学的运动方程。根据狭义相对论力学，我们可以推导出物体的质量和速度的依赖关系，从而使作高速运动的电子的质量和速度的实验关系得到理论解释。在低速运动情形下，狭义相对论力学与牛顿力学相合。
相对论力学的另一重要结论是质量和能量的联系定律。根据这定律，凡有质量的物体都含有相应的能量；同样，有能量，如场和光波的能量，都有相应的质量。质量和能量的关系是：能量等于质量和光速的平方的乘积。这一定律不仅在理论上统一了物理学上的质量和能量守恒的两个基本规律，同时也在理论上指出从原子内部获取大量能量的可能性。这个规律成为今天原子能利用的理论根据。原子能的利用在狭义相对论发表后四十年成为现实。
在狭义相对论中，光的速度占有特殊的地位。物质的速度只能以光速为极限，而不能超过光速。如果一个具有静止质量的物体的速度可以等于光速的话，根据相对论力学，物体的质量会趋近于无穷大。现在看来，具有静止质量的物质运动不可能达到光速。
在狭义相对论的运动学里，空间和时间是不可分割的。它们合起来变成一个四度空时。这一四度空时有一个空时间隔或距离，它在洛伦兹变换下是一不变量。这个间隔所代表的四度空时因为没有引力的作用所以是平直的，相当于欧几里德几何的空间。平直四度空时的间隔也可以认作建立广义相对论的出发点。
广义相对论
广义相对论的具体任务是处理具有任何运动情况的坐标变换、运动规律和引力等问题。广义相对论中也有两条基本原理。一条是广义相对性原理，即：具有任何运动情形的坐标系都可以等效地用来描述物理现象；它的另一个说法是：物理规律在一切参考系中是协变的。因为采用的坐标系有任意的运动，所以坐标变换就不限制为洛伦兹变换。用来表达这一广义相对性原理的数学方法是在二十世纪初发现的张量分析。
广义相对论的第二条原理为等效原理。按这原理，作加速运动的参考系和引力场在空间时间的小范围内是等效的。这原理指引爱因斯坦找出规定引力场的引力方程。一般说来，在物体的普通引力场中不可能找到一个运动的坐标系，在这坐标系中没有物体引力的影响。只有在空时的小范围内可以找到一个运动的坐标系，而在这坐标系中物体引力的影响可以用坐标变换的方法来消除，如同在引力场小区域内自由降落的升降机中发生“失重”的现象一样。依照引力和加速运动的等效原理，爱因斯坦得到惯性质量与引力质量相等的初步结论。
广义相对论从狭义相对论的四度空时出发，在引力存在情况下采用一个普遍的弯曲的四度空时，这个四度空时在微分几何中叫做黎曼空时，并可以这样来理解：比如，一个平直空时可以用一个平面来代表，在平面上可以画许多条相互垂直的直线。如果在平面上有物质存在，有物质就有引力；平面在物质的引力影响下就起了变化，使得原来相互垂直的直线变为曲线。在引力场中弯曲的空时的性质是由规定空时的度规张量来确定的，这个度规张量满足爱因斯坦的引力场方程。这里必须指出，爱因斯坦引力方程在弱引力场的情况下，是和牛顿的万有引力所满足拉普拉斯方程相符的。
按照广义相对论，质点在引力场中所走的轨迹是四度黎曼时空的测地线，或称短程线，而规定测地线的方程在质点低速和弱引力场的情形下也和牛顿第二运动定律相符。从引力场方程和测地线方程可以看出：规定牛顿的万有引力的拉普拉斯方程和牛顿的运动方程分别是爱因斯坦引力方程和运动方程（测地线方程）的第一级近似。爱因斯坦的质点运动方程也包括了光在引力场中传播的方程。光的测地线和一般测地线不同之处，在于光的测地线长度在四度空时中是个零长度，也就是说，光在引力场中四度空时中的运动是一个质点运动的极限，如同在狭义相对论中，光速是质点运动速度的最高极限一样。
根据广义相对论的引力论与质点运动方程，一个行星绕太阳的运动基本上同牛顿的行星运动理论是一样的，但是广义相对论包含了新的内容，行星轨道近日点有着向前的进动运动。这一进动效应很小，太阳系中受到太阳引力作用最强的水星轨道近日点的进动在一百年中只有43秒的角度。这个效应在天文学界早就被观察到，但不能用牛顿的行星运动理论来说明，而现在被广义相对论的引力论圆满地解决了。
按照广义相对论引力论，光在引力场中的传播也受到引力场的影响而改变方向。爱因斯坦预见到，星光经过太阳表面时，由于太阳引力场的作用而使其方向与原来方向有1．75秒角度的差别。这一差别也在理论发表之后的日蚀天文观察中证实，因而引起了科学界对广义相对论的普遍注意。
广义相对论引力论的第三个验证是在强引力场中所发出的光谱会向红端推移，即时钟在引力场中走慢了。这说明，时钟的快慢不仅受到运动速度的影响，而且也受到引力即加速度的影响。这一红移效应也很微小。拿从太阳表面发射的光谱线和地球上同样的光谱线比较，太阳光的频率由于太阳引力场的影响，只减小百万分之二点一二。广义相对论引力论所预见到的这样小的红移现象，也为天文学家在理论发表之后观察到。天文学家也从银河系中其他恒星如天狼星的伴星所发射的光谱红移（比太阳光谱的红移约大三十倍）得到证实。水星轨道近日点的进动，星光在太阳引力影响下的偏斜和太阳光谱的红移，称作广义相对论的三大验证。
从广义相对论的历史发展来说，在真空中的引力理论发表之后，爱因斯坦即把它推广到具有物质运动的引力场中去，并引进能量动量张量与能量动量守恒定律。这个在物质分布内部的引力理论即被用来解释宇宙的结构和运动。最初的宇宙论，包括爱因斯坦自己提出的有物质而没有运动和戴席德建议的有运动而没有物质的两种类型。到1924年苏联科学家弗里德曼提出了既有物质又有运动的非定立的宇宙模型，现在我们称作弗里德曼宇宙。在这个宇宙论中宇宙中的旋涡星云，即银河系，作相互分离运动。这个现象在1929年被天文学家观察到。宇宙论是理论天文学中重要研究课题之一。
广义相对论另一重大发展是在1937—1939年间爱因斯坦和英费尔德在一起，以及苏联的福克院士在另一方分别独立地所发表的运动理论。爱因斯坦的引力场方程是非线性的；一个质点在引力场中的运动方程是测地线的方程。这两组的微分方程是相互独立的。爱因斯坦、英费尔德和福克，进一步认识到非线性的引力方程，只要选择正确的解算方法，就可以包括质点的测地线方程。这说明，由物质所规定的空间时间的引力性质也决定了物质的运动性质，即物质的运动是物质引力场所派生的。这个理论不但和牛顿的物质运动与引力理论很不相同，而且和1916年发表的广义相对论的引力论与质点的运动规律有区别。在牛顿的理论中第二运动定律和规定万有引力的拉普拉斯方程从物理概念来说，是相互独立的，因而在数学上不可能从拉普拉斯方程导出第二运动定律；不能这样导出第二运动定律的另一原因是拉普拉斯方程是线性的。广义相对论的运动理论可以从引力方程推导出质点的运动方程的数学根据是，爱因斯坦的引力方程是非线性的。方程的非线性给解算方程的工作带来巨大困难，但它体现了更深入的物质运动属性。广义相对论的运动理论在实质上是统一了客观物质世界的空间、时间、质量与运动等属性。
相对论在自然科学和工程技术中的作用
狭义相对论的空时观和动力学在自然科学及工程技术中起了十分重要的作用。原子能和平利用，指出了人类社会进行第二次工业革命的新途径；如第二节所述，原子能利用的理论根据是相对论力学中的质量与能量的联系定律。
作高速运动的物体，服从相对论力学而不服从牛顿力学。狭义相对论的发表，就能说明在十九世纪末所发现的电子的质量与它的速度的依存关系。近代高能粒子加速器，不论是电子、质子或?粒子的回旋或线性加速器，都必须按照相对论力学规律来设计建立，而不能用牛顿力学。
在微观世界的物理学中，狭义相对论也同样带来了革命性的变革。普朗克关于辐射能的量子现象的发现，是本世纪初微观物理学最重要发现之一。在1923年发现了电子与X—射线量子的相互碰撞的散射现象，称作康普敦效应。这种碰撞所引起的X射线量子的能量变小与动量改变的规律服从狭义相对论力学而不服从牛顿力学。康普敦效应不仅证实了普朗克的辐射能的粒子性，而且显示了微观世界的电子与光量子相互作用的规律是相对论动力学而不是牛顿力学的规律。
狭义相对论对量子力学的发展也提供重要的理论依据。本世纪的二十年代物理学家所看到的物质的二重性，即物质的粒子性与波性，是从光的波性与粒子性得到启发的。按照量子论的基本规律，光的频率和光的能量成正比。同样的，物质如有波性而物质的质量既与能量有联系，那末按照量子论的基本规律，物质的能量必和它的频率成正比。这个最初在理论上指出的电子的物质波，又称德布罗意波，很快就获得实验证明。在量子力学的进一步发展下，物理学家看出了物质波实质上是物质的几率波。现代科学技术中所使用的电子显微镜就是利用电子德布罗意波的传播原理设计的，就好像光学显微镜是利用光波传播的原理一样。量子力学中的波动方程就是电子几率波的传播方程。
狭义相对论在奠定量子力学及原子结构学说方面不仅提供了重要的理论根据，而且在量子力学的发展过程中作出重要贡献。在本世纪二十年代，为了说明原子光谱线的精细结构，物理学家曾提出电子的自旋模型。把自旋模型圆满地用量子力学的数学形式来表达，对物理学家来说，曾是一个困难问题。1928年狄拉克指出，电子的相对论波动方程一方面必须满足狭义相对论力学方程所满足的洛伦兹变换的协变性，同时又根据量子力学的普遍理论方程中波函数对时间坐标的偏微商必须是一阶的；他又引进电子的自旋算符来满足这些条件。狄拉克用这样的方法推导出电子的自旋和相应的电子磁矩性质，从而在当时比较圆满地说明了原子光谱的精细结构。同样重要的是，狄拉克的电子运动方程曾预见到正电子的存在。这个以前所没有见过的正电子在理论发表之后不久先在宇宙射线的实验中，后在其他许多原子核物理的人为嬗变实验中观察到。正电子和负电子同样为原子核衰变中的基本粒子。
现代物理学与实验技术的不断进步，也对检验与促进相对论的发展提供了良好的条件。在宇宙射线及高能加速器中介子寿命随运动速度的改变而改变，证实了运动坐标系与静止坐标系之间的相互时间量度的关系。在1957年用原子核物理学的方法所发现的γ—射线共振散射的穆斯保尔效应可以在γ—射线波段精密地测量相对频移；用此测量时间可准确到百兆兆（即百万亿）分之一秒到万兆兆（即亿亿）分之一秒。用γ—射线共振散射的方法可以证明横向多普勒效应，即运动的时钟走慢的效应，和广义相对论引力论关于引力场对时钟走慢的影响。
自从去年和今年苏联载人宇宙飞船上天并胜利返航之后，人类的星际航行将成为现实。相对论发表后在理论上所引起的钟的疑难问题将成为实际问题。一对双生的兄弟，有一人去作宇宙航行，回家后他是否比留在地球上的人年轻了？按照洛伦兹坐标变换、惯性系之间看到对方的钟走慢了是相对的，即甲看到乙的钟走慢，乙也看到甲的钟走慢。作宇宙航行的双生子所坐的宇宙飞船实际上不是一个惯性系。他离地球是作加速运动，达到一定的速度后作匀速运动；他要返回地球时先减速到零，再回头加速、作匀速运动，并最后减速到零回到地球。用广义相对论的引力论可以把加速与减速运动中的时间改变计算出。通过这些计算我们可以证明作宇宙航行的双生子回到地球上时是要比留在地球上的双生子年轻一些。但是即使以目前能达到的宇宙航行速度来说，这个时间的相互差别还是很小的。
从以上的介绍我们可以看到，相对论在物理学中所处的重要地位，它的巨大意义和所起的关键性的作用。我们对一个物理学的新理论可以从下列四方面来考察：
（1）它继承了过去理论的哪些部分，肯定了和否定了哪些部分，它本身的新贡献是什么？
（2）它能否说明原有理论所不能说明的物理现象，原来存在的矛盾是如何解决的？
（3）新的理论能预见到什么新的物理现象，这些新现象能否用实验来证实？
从上述关于相对论的介绍中我们可以找到许多例子来说明以上三点。另一方面，对于一个物理学的新理论我们也必须找出与认清：
（4）这一个理论的局限性。
例如，以狭义相对论作重要组成部分的量子力学中的狄拉克电子理论，是比较圆满的光谱精细结构的理论。但是仔细把理论与实验比较，二者还有差别。只有把原子的电磁场与电子运动的相互作用计算出来后，才能说明这个差别，称作蓝姆位移。同样的，这个电子理论虽然预见到正电子在物质世界中的存在，但是电子波动方程的负能级解一直未能有圆满的说明；只有在现代场论中它才得到比较满意的解释。狄拉克的电子运动方程如果直接应用到质子运动上去，虽然也能预见到反质子的存在，但不能说明质子的反常磁矩，也只有现代场论的方法提供了说明这现象的可能性。
另外，虽然狭义相对论对微观物理学有巨大的意义，但是广义相对论仍停留在客观世界如太阳系及宇宙中旋涡星云的运动问题上；它对微观世界如原子核的结构、基本粒子的运动与结构起什么作用，或能否起作用，到现在还没有定论，尚有待于物理学工作者进一步的努力。一般地说，我们学习一个物理学的理论，一方面必须掌握它的基本内容、它的方法并熟悉它的优点，同时也必须了解它还有哪些方面的不足。只有对这个理论全面了解之后，我们才能把这一领域内的科学研究工作向前推进一步。