爱伊斯坦的相对论具体是什么内容
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爱伊斯坦的相对论具体是什么内容

发布时间:2019-10-30 22:52:15

导读
相对论分为狭义相对论和广义相对,爱因斯坦首先提出狭义相对论,后来再进一步提出广义相对论。相对论可以通俗地说成是讨论处在不同的参考系中的观察者观察同一个事件的相对情形。物质运动关于不同参考系的相对表现其实并不陌生,比如一架飞机发射一枚导弹,在飞机上看这枚导弹的速度是v,而飞

相对论分为狭义相对论和广义相对,爱因斯坦首先提出狭义相对论,后来再进一步提出广义相对论。

相对论可以通俗地说成是讨论处在不同的参考系中的观察者观察同一个事件的相对情形。

物质运动关于不同参考系的相对表现其实并不陌生,比如一架飞机发射一枚导弹,在飞机上看这枚导弹的速度是v,而飞机自身的速度是V0,那么地面上的人看到的导弹速度就是V+V0。

在这里飞行员和地面上的人分别处在不同的参考系中,他们因此看到不同的导弹飞行速度,这两个不同的速度之间存在什么关系,就是相对论研究的问题。

我们平常认为的“地面上的人看到的导弹速度是V+V0”这个关系是基于伽利略相对性原理的,可以说成是一种古老的相对论。

而爱因斯坦的狭义相对论说,地面上的人看到的导弹速度只是近似等于V+V0,而实际上并不严格如此,在速度接近光速的情况下,伽利略相对性原理的结果和狭义相对论的结果是有明显区别的。

一个很明显的例子就是光速不变原理。

狭义相对论认为,在飞机上的飞行员发出一束光,对于飞行员来说它的速度是c,而对于地面上的人来说,那束光的速度还是c而不是V+c,这就是狭义相对论与伽利略相对性原理的明显不同。

事实证明,狭义相对论的结果是符合实验结果的。

尤其在高速(接近于光速)现象中,伽利略相对性原理完全失去作用,必须用狭义相对论才能得出正确的结果。

而导两种原理之间的不同结果的深刻原因在于时空观的不同,伽利略相对性原理认为时间和空间是各不相干的,而狭义相对论则认为时空是一个有机的整体,相互之间是有深刻的关联的。

这种关联更广泛的表现在诸如尺缩钟慢等效应之中。

有一点需要申明,我们在上述的讨论中没有考虑重力的影响,也没有考虑加速度的存在,而是假设飞机、导弹都是在做匀速运动的,也没有考虑地球的自转和公转。

所以无论是飞行员还是地面上的人,他们都是处在惯性系当中的观察者,而且这两个不同的惯性系之间有相对速度。

因此一言以蔽之,狭义相对论就是讨论处在不同惯性系中的观察者看到的同一物理过程的相对表现。

然而,严格的惯性系是不存在的,因为我们根本找不到哪一个参考系才是真正的绝对静止的惯性系。

这不是我们能力有限,而是原则上不存在这种参考系(这是爱因斯坦思维的附着点)。

因此仅仅讨论惯性系之间的相对效应仍然是片面的、近似的。

由此,爱因斯坦进一步思考了在观察者本身存在加速度的情况下的相对性理论。

这个理论与狭义相对论有着明显的不同,它对存在加速度的非惯性参考系之间的相对性进行了讨论,突破了惯性系,进一步把引力的影响考虑进来。

最终他建立了在任何参考系之下物理过程的相对理论,这就是广义相对论。

由于浓墨重彩地讨论了时空和引力的物理本质,广义相对论实际上也是关于引力的理论,它比牛顿的万有引力理论更精确,在研究宇宙大尺度的物理现象、研究致密天体的相互作用中,牛顿理论失去了作用,必须使用广义相对论。

因此,撇开哲学观点,单从应用的效果上说,普通情况下我们用牛顿力学就可以了,但在高速情形下狭义相对论才是正确的,而如果问题涉及到引力或者大尺度的时空性质,还则必须使用广义相对论。

以上只是冰山一角,相对论还有更多更丰富的内涵,若有时间有兴趣,阁下细细挖掘吧。

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