小鵬檸檬君
相對論分為狹義相對論和廣義相對論兩個。可以把廣義相對論看作是狹義相對論的升級,也可以把二者看作是互相獨立的理論。
狹義相對論最基本的假設是“光速不變”,也就是大家常說的光速不變原理。同時,它還遵循“狹義等效性原理”,也就是“慣性系都是等價的”。這兩條原理在當時都得到試驗驗證,甚至有一定共識。
其中,“慣性系等價原理”是牛頓體系中就有的一個共識,大多數科學家沒有異義。所謂“慣性系”是指“參考系之間沒有加速度”。如“勻速直線運動的汽車或火車上”與“地面”之間是勻速的,那麼這兩個參考系就是等價的。這裡“等價”的意思是在“地面”觀察試驗得出的公式與“汽車和火車上”公式的形式是相同的,公式的差別可能有一個位移或速度的差異。但“形式”是一樣的。這個“慣性系等價原理”在當時是一個共識,大家都沒有異義,它也是牛頓運動定律的基本假設。就是到現在,大學的物理課中也是這麼教的,幾乎所有理工科學生都要學習的一門課程“大學物理”,講到運動學和力學這部分時老師都會花一堂課時間來講“什麼是慣性系”、“慣性系等價是什麼”等等。
大家有一些異議的是“光速不變原理”。當時,物理學家們知道光是一種波,速度極快。但光速似乎不支持“速度疊加定律”。如果一個人在火車上向前走,火車速度是100公里每小時,這個人相對火車的速度是10公里每小時,那麼這個人相對於地面的速度就是110小時。這就是疊加定律。但光的運動似乎不是這樣。當時科學家知道光是一種電磁波,而電磁波的運動方程也就是“麥克斯韋方程組”給出的光速是一個絕對數值,即它在任何參考系中速度都是一樣的。這完全違背了人們的時空觀念。要知道“麥克斯韋方程組”在其它方面都是成功的,以它為基礎發展出來的電磁學、電學、無線電、電報在當時都取得極大成績。這個矛盾在當時被認為是“物理學的一朵烏雲”。後來的“邁克爾遜-莫雷試驗”證明了“光速就是不變的”。科學家們也逐漸接受了這個“光速不變”這個事實。為了解釋兩個慣性系中光速不變這個實驗事實,一個叫“洛倫茲”的科學家說可以假設長度變短並湊出一個速度疊加公式,並說長度並沒有真的變短而是一個臨時假定。(這就是狹義相對論中最重要的公式叫“洛倫茲公式”而不叫“愛因斯坦公式”的原因。以“愛因斯坦”這個名字命名的公式需要在廣義相對論中才能見到。)
愛因斯坦做為大科學家的敏銳性這時似乎突然顯現出來。在專利局枯坐的愛因斯坦在1905年發表了一篇論文。他明確假定“慣性系等價”和“光速不變”這是兩個基本假設和基本原理。然後他利用數學知識和技巧自動推到出洛倫茲公式,也給出更全面的“長度變換”和“時間變換”公式。而且他認為“長度變短”和“時間變慢”不僅僅是一種臨時的數學技巧,而是一種實實在在的物理事實,它有真實的實際的效應。這些後來都陸續觀測到了。比如地球大氣中觀測到的高速射線粒子,其壽命和運動長度就符合狹義相對論的公式。這是年輕的愛因斯坦的第一個重量級科學成就。他也因此而得到重視。但是,“狹義相對論”的兩個原理在當時已經逐漸得到共識。因此大家也基本認為,如果愛因斯坦在當時沒有發表這篇論文,也會有其它某個科學家很快會發表類似的論文。當然,在1905年這一年愛因斯坦還發表了其它論文,像“光電效益的解釋”(量子理論)、“布朗運動的解釋”(熱力學)這些論文都是史詩級的成就,甚至每一個成就都可以讓他獲得諾貝爾物理學獎。1905年也就成了愛因斯坦的奇蹟年,如同1666年是牛頓的奇蹟年一樣。從此以後,愛因斯坦也從專利局的一個小職員成了大學教授和“愛因斯坦博士”。
隨後的14年時間,愛因斯坦繼續思考“等價原理”。為什麼需要“慣性系”才能等價?難道不是慣性系就不能等價了嗎?他發出了神級詢問!事實明擺著,牛頓定律在“非慣性系”之間就是不等價的!那就暫時不考慮牛頓定律。他認為,“所有參考系都應該是等價的”這個廣義等價原理是成立的,也就是說物理定律在所有參考系中都應該具有相同的形式。牛頓定律不滿足這一點,那是因為牛頓公式不是“協變”的。也就是說,這裡的“等價”是更高層次的等價。
為了得到協變的運動定律,愛因斯坦假設物質的引力不再是引力,而是“空間彎曲”的效應。等一等,什麼是空間彎曲?比喻一下。俗話說“肉包子打狗一去不回”,狗向肉包子跑去時是沿直線過去的。但是如果中間有個坑呢?狗會避開這個坑,沿著一個曲線跑向肉包子。這就是“空間彎曲”的一個類比。狗運動的路線不是直線,而是“時間最短的路線”。這句話甚至有普遍的意義。實際上,光在任意介質、任意空間中的運動路線“也是時間最小的路線”。
但是,如何用數學來描述“彎曲的空間”呢?愛因斯坦想起大學有一門數學課,叫“黎曼幾何”。當時上這門課的時候,他認為這門課沒有用處,就沒好好聽課,這門課學的一塌糊塗。可是他覺得”黎曼幾何”是描述“彎曲空間”甚至“彎曲時空”的合適工具。他只好去請教同班同學(好像叫格羅斯曼),用人家的筆記,讓同學講了一遍。他同學估計有點不耐煩,說“我只教你這門課,我可不參與你的什麼相對論、什麼引力哈”。(短視啊!)
愛因斯坦利用“黎曼幾何”,同時把時間和空間揉在一起構成“黎曼時空”,用它來計算“時空彎曲”的性質和方程。畢竟所學不精,一直推導了十幾年,也沒有完全搞清楚。第十四個年頭,他遇到了一個數學大牛,叫“希爾伯特”。愛因斯坦給希爾伯特詳細介紹了他這些年關於引力的思考和困惑。二人分開後,數學家希爾伯特很快得出了廣義相對論的方程,並遞交了論文。愛因斯坦隨後幾天也很快遞交了具有同樣方程的論文。希爾伯特說自己論文中的思想都是愛因斯坦的。廣義相對論方程屬於愛因斯坦。(前幾年史學家整理愛因斯坦遺留的筆記,發現愛因斯坦比希爾伯特早發現相對論方程。)
愛因斯坦方程的基本原理也很簡單。一是仍然假設“光速不變”,二是假設“所有參考系是等價的”,這裡的等價是“協變等價”,而“協變”是數學變換中的一個變換方式。這裡的等價是更廣意義上的等價,這也是“廣義相對論”這個名稱的由來。當然,它還需要一個“引力的另一個角度的定義”,即“引力不再是引力”,而是“時空彎曲”。
在十九世紀末和二十世紀初,當時物理學界認為“物理學晴朗的天空中存在兩朵烏雲”,一朵烏雲是關於光速和以太的問題,另一朵烏雲是關於原子中電子輻射的問題。這兩朵烏雲一個由愛因斯坦獨自一人提出的相對論完美的解決了。另一個則由包括愛因斯坦在內的多個科學家提出量子理論而解決。愛因斯坦在量子理論的建立過程中發揮了關鍵作用。愛因斯坦的牛體現的淋漓盡致!
需要指出的是,廣義相對論和量子力學理論各自解決了一朵烏雲,但這兩個理論卻不能很好的相融。兩個理論各自很好的應用,但二者並不融洽,目前也沒有一個更大的理論框架把二者包含進來。這是當前物理學界最大的心事。呼喚更牛的超級科學家!
北風中的石頭
相對論(Relativity)的基本假設是相對性原理,即物理定律與參照系的選擇無關。狹義相對論和廣義相對論的區別是,前者討論的是勻速直線運動的參照系(慣性參照系)之間的物理定律,後者則推廣到具有加速度的參照系中(非慣性系),並在等效原理的假設下,廣泛應用於引力場中。
擴展資料
光速不變原理:光在真空中總是以確定的速度c傳播,速度的大小同光源的運動狀態無關。在真空中的各個方向上,光信號傳播速度(即單向光速)的大小均相同(即光速各向同性);光速同光源的運動狀態和觀察者所處的慣性系無關。這個原理同經典力學不相容。有了這個原理,才能夠準確地定義不同地點的同時性。
狹義相對性原理:一切物理定律(除引力外的力學定律、電磁學定律以及其他相互作用的動力學定律)在所有慣性系中均有效;或者說,一切物理定律(除引力外)的方程式在洛倫茲變換下保持形式不變。不同時間進行的實驗給出了同樣的物理定律,這正是相對性原理的實驗基礎。
笑話那個醫生
相對論是根據光速不變原理提出來的,但是光速不變是因為光是電磁波,沒有質量和慣性,生成後就獨立存在了,不受光源運動影響,光源的運動只能改變頻率和波長,就是多普勒效應。而愛因斯坦根本不理解光是電磁波的本質,要用尺縮鐘慢來湊合光速不變,得出錯誤的相對論。相對論是繆論,禁閉了人們的思維,錯誤的理論使科學不能發展。光經過太陽附近時發生彎曲是太陽大氣折射,不是引力使光彎曲,曰全食觀測充分證明了相對論是繆論。
cx1944
相對論的認知原理其實非常簡單,這就是根據現象本身的認知。說得更具體一些,相對論是來自於“對現象本身產生過程和產生結果的眼見或直觀之見”,需要指出的是,由於人們的直觀之見或眼見的能力程度有差異,所以,對於相對論的認知和應用程度也是有差異的。其二,人類的直觀之見或眼見,是有侷限性的,是離不開相對對象和相對環境因素的,它不可能是無漏洞的全貌之見,所以,相對論所見不具有全面性。說得不客氣一些,相對性之見,是不具有透徹性和根本性的。其三,萬物雖然有著個體體態和顯性功能屬性的不同,但是,它們都有著一個共通的道理,如果我們能夠通過表象之見而進入到依據共通原理之見的層面,那麼,我們就可以實現窺一斑而見全貌了,這一點,是相對論或相對性認知所無法企及的。
結論:相對論或相對性認知本身,只是人類認知宇宙萬物真實真相的一個低級階段或低級層次的認知方法或認知結果。
北京得明
實力,因此提出很多疑問,表示一個人心高氣傲,講排場,有人真心為他好,當面講了什麼,他認為是沒有面子,比喻親人給他一個自己親手做的東西,裡面花費了很多心血,他也不知道金貴,相對論的提煉是幻想加幻覺,看易經有一定的心得,用易經原理切割而成的。
用戶109550252793
狹義相對論是通過等效性原理提出的
廣義相對論是基於黎曼幾何,把引力解釋成曲面空間。
顏笑如花又如何
謝了!個人觀點。任何理論都是在能量守恆原理的基礎上建立起來的。即便是不守恆的,也是在能量守恆基礎上建立起來的_不守恆。懂嗎?能夠讀懂這句話的,基本上都能理解到_我們身體當中的那個_血液能量自閉循環轉換系統原理是_如何使能量放大或成長的機制原理。讀不懂的,沒辦法,只能退而求其次去_繼續屬於你自己的哪個思考!
肖穎50
洛倫滋變換的推導,麥克斯韋爾電磁傳變方程及光速不變(與參照系無關)的誘啟。
心讀心
個人多年基礎續研,
天地之間物人事業,
北月日蓋地遠古代,
試推以下自已認為:
初始陰陽冷熱二性;
自然氣體分子二合;
正負基存制屬二進;
世上雌雄男女二性。
月日渾天水月地球:
相對不全三星文明:
今新宣夜還形上論;
建議正負間水平理。