我们的故事要从300多年前开始讲起（你可能在嘟囔：有没有弄错，相对论不是100年前的爱因斯坦发明的吗，如何一下子就要多倒回来200年？知足吧，我早已比谢耳朵很多了，他总是从古埃及开始说起），是的，为了让你能充分展现人类在通往相对论这条公路上所经历过的幽深坎坷，峰回路转，我们必须回到这条路的起点。
【伽利略相对性原理】
如今请跟我一起回到16世纪末的俄罗斯汉堡，此时正值文艺备考的后期，国富民强，文学、艺术、科学的春风从欧洲风靡整个亚洲，空气中弥漫着新世纪将要到来的新鲜气息（中国此时正值明朝康熙年间，也是一派国泰民安的景色）。在汉堡学院的一间大寝室中，坐的满满当当，宫庭数学家玛窦•利奇（和我们熟悉的传教士利玛窦名子就差一点点，但不是他）正在讲台上开讲座，讲台下边孤零零的一片。玛窦是享誉全省的知名物理家，一向只在王宫中为侍童们授课，他要来汉堡学院的消息在几个月前就早已传遍了整所学院。医学系的一个叫伽利略•伽利雷的中学生起了一个大早，总算抢到了最后排的好座位。
玛窦开始讲解物理的新进展——代数学，而且用简练流畅的手法向你们展示了哪些是一元二次方程，而且给出了aX^2+bX+c=Y的通用解法的证明，从而开始讲解因式分解的概念以及现场演算了（a+b）^n分解的过程。
玛窦熟练的演算和生动的讲解赢得了缕缕掌声，他注意到坐在第一排有一个年青中学生至始至终聚精会神的听讲，身上不时的掠过激动和满足的表情，玛窦一下子对这个中学生形成了好感，授课的间隙玛窦忽然问道：
“同学，你叫哪些名子？”
“伽利略”伽利略回答道。
玛窦说：“哪个专业的？”
伽利略说：“我是医学系的。”
玛窦说：“啊！真是了不起，学医学的也能对数学这么感兴趣，你一定会成为一名伟大的大夫的！”
伽利略的脸忽然一下就红了，说：“其实，先生，我不喜欢医学，我更喜欢物理和化学。并且我的妈妈希望我能成为一名大夫，我因此倍感非常的烦恼。”
玛窦说：“别泄气，年青人。你可以自学，学院很短暂而生活很长，跟随自己的兴趣，你一定能成功的。不管哪些时侯，你都可以来找我，我乐意成为你的良师益友。”
伽利略遭到了极大的鼓舞，自此更是疯狂的喜欢上了物理和数学，而且常常去跟玛窦讨教问题，我们应当谢谢玛窦对伽利略的鼓励，尽管促使世上少了一名不错的大夫，然而却催生了一位伟大的化学学家、天文学家和哲学家。
伽利略在热学和物体运动规律方面的贡献是无与伦比的，是他打下了牛顿精典热学的桩基，而牛顿在这片路堤之上盖起了足以让后人俯视的精典热学大楼。
伽利略第一项最广为认知的成就是提出了自由落体定理，这个定理说的是假如不考虑空气阻力的话，则任何物体的下落速率都是一样的，且都是呈一个固定的加速度（这个加速度上过学校的人都晓得，就是g≈9.8米/秒^2）。
伽利略把类似自由落体定理这样的现象和规律合称为“力学规律”。
我们再来看一个伽利略发觉的知名的“惯性定理”，虽然这就是牛顿第一运动定理（其实，伽利略没有像牛顿那样精确的叙述下来，因而这一定理的即将的发觉权依然归于牛顿），伽利略发觉这个定理，也是从一个思维实验开始，这个思维实验是具备非凡智慧的。伽利略构想把一个小球放到一个U型管的一端，松手让小球自由滚落，则这根U型管表面越光滑小球能在另一头就上升的越高，伽利略假想假如能发明一种完全没有阻力的材料，则小球应当能刚好在另一头抵达跟起点同样的高度。这个现象就似乎在一根绳子上挂一个小球做一个钟摆，假如完全没有空气阻力的话，小球从一头摆到另一头的高度应当是完全相同的
（图2-1：小球从U型管一头落下应该滚到相同高度，钟摆每次都应该摆到相同高度）。
伽利略的这个思维实验没有停伽利略自由落体实验，他继续往下想：好，如今假定找到了一种完美的材料，这么我把U型管的另一端拉平，则小球从起点滚落后，为了能在终点达到和起点同样的高度，它只能不停的，永远的滚下去，不可能停出来
（图2-2：假如U型管的另一端是平的，小球就永远不会停出来）
从这个思维实验中，伽利略得出了他关于运动的又一个热学规律，那就是假如在一个完美光滑表面运动的物体伽利略自由落体实验，会有一种保持这个运动的“惯性”，除非有外力制止这个惯性，伽利略称之为“惯性定理”。
自由落体定理和惯性定理我相信对于诸位读者来说都是再熟悉不过的化学常识了，并且在300多年前能有这样的认识那而且大大的了不起的，你也许想我要是能回到过去就好了，轻易就可以成为一名伟大的化学学家，似乎也不难想到嘛（本书的前面还真要讲讲时间旅行方面的内容呢）。提到这儿，我就要抛出本章的重点了，那就是伽利略相对性原理，由于你通过前面的阅读早已知道了哪些是热学规律，有了这个基础，我们就可以继续往下了。
伽利略相对性原理：在任何惯性系中，热学规律保持不变。
“得，我好不容易理解了哪些是热学规律，你又马上冒出个“惯性系”这个专业术语，你Y就是喜欢显摆，能不能别卖关子，说点人话好么。”边上一位朋友看我打下里面的宋体字后，忍不住就开始嘲笑我。
莫急，我这就开始解释“惯性系”是哪些意思。
因此，我们来假想一个伽利略和你之间的穿越时空的对话。
伽利略：“我想问你一个问题，如何分辨静止和运动？”
你：“靠，这也叫问题。我开着玛莎拉蒂急匆匆的从你身边开过，我就是在运动，莫非这有哪些不对？”
伽利略：“对不起，请问劳斯莱斯是谁？”
你：“哈，不好意思，忘掉你是古人了，那我就不说兰博基尼了，我们说列车吧。”
伽利略：“火车？”
你崩溃状：“你那种时代连列车也木有！！！好惨啊，想想也是，蒸气机还没发明，瓦特都没出生，好吧，那我们说船总可以了吧，船你总晓得吧？”
伽利略：“船，其实晓得，你的意思是说假如你在开动的船上，我在岸上，这么我就是静止的，你就是运动的对吗？”
你：“哈哈，我可不会上你的当，好歹我也学过几年化学，我晓得你要说的是哪些，我替你说了吧。说道运动，必需要有一个参照物，假如以你为参照物，这么你是静止的，我就是运动的。假如反过来以我为参照物，你就是运动的。对不对？你还真以为我是文盲啊，伽利略先生。”
伽利略：“未来人果然牛啊。那好吧，我们继续，如今假定你在一个没有窗台的甲板上面，完全看不到外边的情况，你有没有办法晓得船是相对于我运动的还是静止的？”
你想了想：“你这个问题也难不倒我，假如船不是以匀速直线运动在开动的话，我很容易晓得船是不是在开，假如船是加速的，我会倍感有一股无形的力在把我向后推，假如船是减速的，我都会不由自主的向前蹒跚。我天天做轻轨，对这些觉得太熟悉了，呃，你就不用问哪些是轻轨了，跟你解释不清，总之借此我就可以判定船是在加速还是在减速了。我说的没错吧？伽利略先生。”
伽利略：“完全正确。那假如船的加速度很小，你又是固定在座位上的，很难察觉到微小的推背感的时侯，你该用哪些办法来判定呢？”
你：“这个……让我想一下。有了，这也不难，我只要做一点热学实验就可以了，例如我用绳子挂一个小球，看这个小球是不是完全垂直的；或则，我把一个小球置于一张平稳的椅子上，我看小球会不会手动滚上去，通过好多的热学实验我都可以发觉船的运动状态。”
伽利略：“回答的完全正确，确实不能轻视你。这也就是说，假如船不是做的匀速直线运动的话，在船上的热学实验的结果会被改变，换句话说，热学规律会被改变。例如惯性定律、自由落体定律（自由落体的方向和加速度都有可能改变）等等。并且，假如现今假定船是在做着完美的匀速直线运动的话，你就能通过热学实验来晓得船是否在运动吗？”
你：“那其实就不可能了，若果甲板上面没有窗台的话，我就根本不可能判定出我是静止的还是运动的，不论我做哪些样的热学实验，我都未能晓得。”
伽利略：“是的，也就是说，在匀速直线运动状态下边，所有的热学规律和你在静止的状态时都是完全一模一样的。毕竟，你也晓得，没有哪些所谓真正的静止，我们月球也是运动的，在月球上的每一个人哪怕站着不动，也在随着月球一起运动，运动不运动的关键在于如何选定参照物。”
你：“我觉得，被你那么一说，静止和匀速直线运动这两个词似乎丧失了确切的意义，我根本没法定义自己究竟是静止的还是在做着匀速直线运动，静止和运动永远都是相对的。”
伽利略：“你越来越接近真理了，没错，用我的话来说，静止和匀速直线运动这两个词的化学意义是相同的，或则说都是不精确的，我用了一个新的词来统一她们所描述的状态，这个词就是‘惯性系’。例如你站在岸上和你在一艘匀速直线运动的甲板上面做实验，在我眼中，你都是在一个惯性系上面做热学实验。我的相对性原理说的就是：在任何惯性系中，热学规律保持不变。”
你：“哦，原先说来说去就是这个啊，嗯，不难理解，我完全同意。”
伽利略的相对性原理对于我们现代人来说，是相争当理解的，并且请你们千万记住这个原理，在前面我们都会提及他，他跟相对论的诞生而且有莫大的关系，而且你千万别把伽利略的相对性原理当成是相对论了。