所謂動力學，研究的問題是物體運動的原因。簡單地說，就是為什麼物體會運動？為什麼會這樣運動，而不那樣運動？等等。　　
　　憑日常的經驗，回答這些問題似乎不是十分困難的。我們走路的時候，要用力氣。馬車的運動，要靠馬去拉。飛機的飛行，是由于引擎的推動。這些現象，使我們產生一種觀念，即運動的原因是力，沒有力也就不會產生運動，力是決定運動的根本因素。簡單地說，這個觀念是正確的，但進一步的問題是︰力到底如何決定物體的運動性質？　　
　　亞里士多德對這個問題的回答是︰力決定物體的運動速度。的確，要馬車跑得更快，就要用更多的馬去拉，或更強的馬去拉。所以，力越大速度越大，力越小速度越小，沒有力時，速度就為零（靜止不動）。這就是亞里土多德的動力學規律。

　　亞里士多德的動力學規律，表面上能解釋許多日常的現象。所以在歐洲，無論教會或者世俗，都以此作為經典。　　
　　第一個起來批評這個規律的也是伽利略。他首先注意到各種物體都有一定的慣性。例如，一個正在很快運動的馬車，即使馬開始停止用力拉車，也要經過一段時間之後，馬車才能停下來。這個現象是不能用亞里士多德的力學加以說明的。因為，按照亞里士多德的力學，如果沒有拉力（即馬停止用力拉），物體運動速度應立即為零（即馬車應立即停止運動）。所以，從馬停止拉車倒車完全停下來，這一段運動顯然不是依靠外界的拉力，而是其它的原因。這個原因就是物體的慣性。即物體要保持自己原有運動狀態的一種屬性。　　
　　依靠慣性能夠運動多久呢？由于馬車很快會停下來，所以依靠慣性似乎只能維持有限時間的運動。這只是對亞里土多德力學的部分改變。
　　

　　伽利略並沒有停留在這個水平上。他分析一個理想實驗。實驗裝置是一個光滑的斜面，上面的小球總是要滑下來。斜面傾角越小（即斜面長度越長），重力對小球的拉力也就越小，當斜面傾角為零時（即水平，這時斜面長度達到無限長），重力對小球的水平拉力為零。在斜面上（傾角不為零時），只要斜面非常光滑，小球總是能滑下來的。當小球在斜面上滑動後，將斜面的傾角變為零，這時小球雖然不受任何政力，但卻還可能走無限遠。這就是說，小球可以永恆地運動而不需要任何外界的拉力。這時小球的運動只有依靠慣性。所以，慣性能維持物體永恆的運動。馬車之所以在有限的時間里停下來，是由于地面對馬車有摩擦阻力。如果地面也象理想實驗中的斜面那樣光滑，那麼，馬車也將永恆地運動下去。　　
　　這就是伽利略力學中的慣性定律，即有名的動者恆動說。用比較準確的語言來表達就是，一個不受任何外力的物體，將永遠保持自己的運動狀態。運動速度既不會增加，也不會減少。　　
　　這就完全否定了亞里士多德的速度決定于力的力學。慣性定律的力學認為，不受外力的物體，可以具有任何速度，並保持自己的速度永恆不變。　
　　那麼，力到底是怎樣影響物體的運動呢？伽利略沒有回答這個問題。

　　牛頓回答了上面的問題。　　
　　牛頓的觀念是︰力的作用並不是決定物體的運動速度，而是改變物體的運動速度。力越大速度的改變率越大，力越小速度改變率也就越小，當沒有力時，速度就沒有任何改變。最後一點就是伽利略的慣性定律。
　　牛頓引進加速度的概念來描寫速度的改變率。他的力學定律就是︰對物體的作用力比例于該物體的加速度。比例系我叫做物體的慣性質量。用公式來寫，就是
　　

　　其中f表示作用在物體上的外力，a是物體的加速度，m是物體的慣性質量。　　
　　可見，按照牛頓的力學，對一定的物體（即一定的。），加速度正比于外力；對一定的外力（即f一定），慣性質量越大的物體，加速度越校
　　
　　到牛頓為止，人們對動力學規律的認識，我們可以用下面的表來表示︰

　　直到相對論發展之前，牛頓的力學可以說是無往而不勝的。相對論發展後，才給上表添加了新內容。　　

　　按照牛頓力學，一個確定的力，對物體產生確定的加速度。這就是說，這個物體在任何單位時間里，速度要增加（或減少）一個確定的數值。我們可以用下面的圖來表示這個關系。圖中橫軸表示時間。縱軸表示速度。在恆定外力的作用下，物體的速度直線上升。因此，只要外力作用的時間足夠長。物體的速度必定會超過光速值（圖中虛線）。所以牛頓的力學規律不能適應相對論的時空觀。“一定的力決定一定的加速度”在相對論中一定是不對的。慣性質量隨速度的變化

　　顯然，由于光速極限的要求，動力學規律必定會有下面的性質︰在一定外力作用下的物體。當它的速度越接近光速時，這個外力產生的加速度就越校當物體速度趨于光速時，。外力對它的作用不產生任何加速度。這樣就可以保證，不論外力作用時間多麼長，也不會把物體的速度增加到超過光速的範圍。如果像上面那樣也畫出速度一時間圖，則在恆定外力作用下物體速度隨時間的變化，應當有圖（6－3）那種形式。開始的加速度和牛頓力學計算的相同，然後加速度逐漸變小，最後速度穩定地趨于C。　　
　　如果我們把慣性質量定義為外力與加速度的比例常數，即　　
　　m=f/a　　
　　那麼，在相對論力學中，慣性質量並不是常數，而是一個決定于速度的量。速度越大，慣性質量也越大。當速度趨于光速時，慣性質量趨向無限。只有當速度近于零時，慣性質量才同牛頓力學中相同。在狹義相對論中，這個定量的關系是　　

　　其中v是物體的運動速度，m。是物體靜止時的質量。圖6－4中畫出了慣性質量與速度的關系。可見，當v　c時，m隨著v有很明顯的變化。

　　現在，我們再從能量的角度來分析一下上面的問題。　　
　　在牛頓力學中，我們知道，如果有一個力f對一個物體作用，那麼，一般地說，這個力要對物體作功。功轉變成物體的動能。作用時間越長。物體走的距離越長，作功就越大，物體速度也就越大，即表示物體的動能越高。　　
　　可是，按照狹義相對論，當f 對物體作用時，最後並不增加物體的速度（因加速度趨于零），那麼力f作的功轉變成什麼能量了呢？　　
　　由前面的討論，當v 接近C時，v 的變化是很小的（圖6－3），但是當v 接近于C時，m 的變化很顯著（圖6－4）。也就是說，當v接近c時，外力f的作用雖然不再使v有明顯變化，但是卻會使物體的慣性質量m有所增加，作用時間越長，走的距離越遠，m就越大（因m無上限）。所以，這個物體的能量的增加是和它的慣性質量m的增加相聯系的。也就是說，慣性質量的大小應當標志著能量的大校這是狹義相對論的又一個極其重要的推論。　　
　　1905年愛因斯坦的第一篇狹義相對論論文發表後三個月，他又專門寫了一篇不到兩千字的論文來討論慣性質量與能量的關系。文章的題目很別致，如果不用標準的物理術語來解釋，那就是︰《一個物體的懶惰性與它所包含的活潑性有關系嗎？》。因為，在德文里懶惰與慣性是同一個字，能量與活潑性也是同一個字。　　
　　他的答案是︰物體的惰性就是物體的活潑性的度量。這個富有哲學味道的科學論斷，就是那常常被譽為新時代標志之一的著名公式

　　其中E是物體的能量（活力），m是物體的質量（慣性），c是光速。它說明，一個物體，只要它的能量增加，它的質量也就成比例地增加。
　　在牛頓力學中，慣性與活力之間，或者質量和能量之間，是相互獨立的，沒有關系的。在相對論力學中，能量和質量只是物體的統一力學性質的兩個不同方面。在表面上完全不同的事物之間，尋找它們內在的聯系，這是自然科學的一個永恆的主題。　　
　　由上述公式我們可以看到，即使當物體靜止時，它的能量E也不等于零，而是等于E(靜)=m。c^2。這個能量稱為靜能。在牛頓力學中，只認識到動能，勢能等形式的能量。而不知道還有靜能形式的能量。靜能是通過相對論時空觀的發展才被發現的一種能量的形態。　　
　　靜能的數量是極大的。物體的靜能一般要比它的化學能大億倍以上。只要我們能開發出這種潛在于靜止物體中的活力，能量的均源泉可以說是取之不盡的。隨著原子核物理學的發展，今天我們已經知道了一些開發靜能的途徑。例如，核反應堆就是一種。目前各國正在加緊研究的受控熱核反應，也是一條開發靜能的有希望的途徑。　　
　　我們可回顧一下已經走過的路了。從同時是相對的還是絕對的這種最學院氣的問題，直到受控熱核反應這種技術性的問題。它們之間通過狹義相對論而緊密地聯系在一起了。如果說世界上有哪一條真理能把那樣多的哲學沉思、物理洞察和技術應用全都融匯于一身，充分顯示出人類智慧的巨大潛在能力，那麼，到目前為止，E=mc^2 可能就是最好的一個了。