狹義和廣義相對論最大的區別是什麼?

我們都知道愛因斯坦創建了相對論,但是相對論有狹義和廣義之分,這兩個理論到底有啥區別?愛因斯坦為啥先創建狹義相對論,然後再創建廣義相對論呢?這兩個理論誰更牛逼呢?今天我就來談談這個問題。

首先狹義相對論創建的起源我上一期文章已經詳細講解過,那就是為了保全牛頓力學的基礎之上去解釋“光速為什麼恆定不變”,愛因斯坦將“時間”和“空間”認為具有相對性,成功的顛覆了人類幾千年建立起來的直覺經驗。這也意味著說愛因斯坦認為世界上不存在“絕對時空觀”,也就是沒有所謂的“上帝視角”,那麼以後的力學分析,一旦遇到速度接近光速0.1倍的運動情況時,必須要考慮狹義相對論的“時間膨脹”和“長度收縮”效應。

狹義和廣義相對論最大的區別是什麼?

分析到這裡,按道理來說,狹義相對論既保全了牛頓力學,又修復了牛頓力學在高速運動情況下的誤差,應該說已經很完美了,為啥愛因斯坦要提出廣義相對論呢?因為有兩個問題還沒解決。

第一個問題是:什麼叫慣性系?這個問題看似簡單,其實很麻煩,因為慣性系按照教科書的定義是:不受力的參考系。但是什麼是不受力?你怎麼知道參考系沒受力呢?有人說不接觸就是沒受力,這可不一定哦,兩塊磁鐵就可以產生相互吸引力或者排斥力,但是磁鐵依然可以沒接觸,所以慣性系壓根不好定義。有人也許問:為啥非要定義慣性系,就不能不管這個問題嗎?

狹義和廣義相對論最大的區別是什麼?

非常遺憾不能不管,因為狹義相對論成立的一個前提條件就是:在慣性系下所有物理規律不變。所以如果前提不好定義,那麼這個理論的適用範圍就沒有一個明確的分界線,這也就失去了科學的嚴謹性。

第二個問題就是:引力到底如何產生?我們都知道牛頓雖然創建了“萬有引力定律”,但是牛頓只是給出了一個計算這種引力大小的公式,牛頓並不能揭示引力是如何產生的,我們知道月球圍繞地球做圓周運動,牛頓告訴我們地球在用引力拉月球,所以月球沒有遠離我們,但是這個力我們看不見摸不到,到底引力如何產生?引力的本質是啥?我們毫無頭緒。

有人也許會疑問,為啥非要去解釋引力如何產生,我們只要能夠計算引力的大小,這不就足夠了哇,幹啥非要打破砂鍋問到底。如果你這樣想,那麼你就太小看科學家的好奇心了,人類之所以一直多自然規律不停的探索,除了本身要利用規律來方便人類自己之外,還有一個本質的原因就是:人類的好奇心。這個好奇心是促進人類不斷探索自然的動力源泉。所以科學家肯定不會滿足於僅僅計算出引力的大小,科學家還要繼續揭示引力的本質。

狹義和廣義相對論最大的區別是什麼?

基於以上兩個問題,愛因斯坦提出了廣義相對論,首先廣義相對論不需要慣性系了,也就是說廣義相對論在所有參考系下都成立(我才不管你這參考系到底是不是慣性系),這樣就避開了慣性系的定義問題。然後愛因斯坦終於明白了引力的本質,原來引力的奧秘就隱藏在我們的“時空”中,引力只不過是我們人類的一種錯覺,引力壓根就不是力,引力是時空彎曲的一種幾何效應。

我相信很多朋友到現在為止,依然無法接受引力不是力,引力只是由於時空彎曲造成的效應,因為“引力是一種力”這非常符合我們的直覺,但是科學的發展向來是拿實驗數據說話,科學判斷一個理論到底是否優於另一個理論,不是看誰的理論符合直覺誰就取勝,而是看誰的理論更符合實驗數據。牛頓的萬有引力雖然能夠解釋很多天體的運動,但是當天體質量非常大或者運動速度非常快時,用牛頓的萬有引力來計算就會與實驗數據相差天遠,但是如果用愛因斯坦的廣義相對論來計算天體運行,不管天體質量到底如何,也不管天體運動速度有多快,計算出來的結果與實驗的數據高度吻合,所以經過實驗數據這個裁判的判定:廣義相對論的確比牛頓力學更精確。

狹義和廣義相對論最大的區別是什麼?

所以大家明白了沒,狹義相對論和廣義相對論的區別在於,狹義相對論只適用慣性系,廣義相對論適用所有參考系,狹義相對論無法解釋引力本質,廣義相對論通過時空彎曲揭示了引力的本質。而且更重要的一點是,由於引力不再是力,所以分析天體的運動時,如果忽略天體運動產生的摩擦力,那麼天體相當於是一個不受力的運動狀態,我們都知道分析一個不受力的物體運動情況是最舒服的,因為非常簡單。所以從今天開始,希望大家能真心接受“引力不是力,是時空彎曲的效應”這種觀點,這是愛因斯坦嘔心瀝血的學術成果,也是人類智慧的代表。我是小彭來給您解惑,如果喜歡我的文章可以關注我,如果對文章有異議,可以留言評論。


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