03.02 为什么相对论中要分广义相对论和狭义相对论呢?你怎么看?

宇宙观察记录


大家让一下,这是我的问题:

狭义和广义相对论主要的差别在于,是否有引力场的存在。

听不懂,没事!看下面。

爱因斯坦最开始是于1905年提出的狭义相对论。狭义相对论以光速不变原理为基础,它是假设在毫无外力,只有惯性匀速前进的情况下,探讨时间和空间的关系,得出了时间膨胀效应等结论,认为速度越快时间越慢,长度也会变短。

这一理论挑战了原先认为时间和空间是两个独立存在的观念,成为一个革命性的理论。

但绝对没有外力存在的时空是不存在,实际上宇宙的时时处处都存在着各种力的角逐。

于是,在狭义相对论的基础上,1916年爱因斯坦完成并发表了他的广义相对论。

广义相对论把引力场引入到了相对论中,重新诠释了牛顿的经典力学。

广义相对论认为大的质量改变了时空的分布,进而产生了万有引力,进而主导了宇宙的千变万化。


爱因斯坦的相对论彻底改变了物理学,由此成为有史以来最为的物理学发现之一。

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这个问题你要放到爱因斯坦当年的思路上去理解。

在爱因斯坦那个年代,大概是1902年左右,那时候已经有了电灯电报,慈禧太后也见过了电灯电报——那是一个电气时代的开端。电气时代的理论基础是什么?一般人可能不知道,其实就是现在我们大学物理系学的一本教材《电动力学》。这《电动力学》不是讲电动机的,而是讲麦克斯韦方程。麦克斯韦方程天生就不考虑引力,所以麦克斯韦天生就描述电磁场,结果当时大家发现,情况十分微妙:电磁波的速度从方程里可以看出来,居然是光速。那么问题来了,我们知道速度是依赖于参考系的,那个这个电磁波的速度等于光速,是在什么参考系里说的?后来爱因斯坦进行了研究,结果大吃一惊,发现对任何惯性参考系,这个电磁波的速度都是光速——这其实等价于就是狭义相对论。

于是,1905年之后,爱因斯坦完整发展了狭义相对论的全部思想。这个理论十分精彩。

后来,为了解决狭义相对论与万有引力的矛盾,爱因斯坦得到了广义相对论——这个理论相当于武学中的《易筋经》,没有十分的功力很难学会。


潇轩


如果你高中毕业了,并且上物理课没有玩手机的话,那用一句话就可以说明白。

狭义相对论只适用于惯性系,相对适用面比较窄,所以叫狭义。而广义相对论可以适用于非惯性系,适用范围更广,所以叫广义相对论。

如果没上过高中,那么简单解释一下,惯性系就是静止或者迅速直线运动的参考系,非惯性系就是,加速运动的参考系。

上过高中,学过牛顿力学的话,应该知道,分析一个系统,选择参考系是非常关键的。不同的参考系,结果就会不同。

而相对论之所以叫做相对论,其实说的就是关于参考系的一个屋里定律,叫做相对性原理,或者相对性定律。

相对性原理是说,在任何一个惯性参考系中,物理定律都具有相同的形式。(心就是相对论的基本定理)。

比如说,你现在地上面上, 牛二定律F =MA ,如果你站在一个迅速运动的火车上,你观测,牛二定律仍然成立,仍然是F =MA 。

这个我们平时生活中也很好理解,你坐在迅速行驶的火车上,感觉和静止的房子里没什么不同。

当然,这个只适用于迅速运动的,如果火车突然加速,我们明显就会感觉到不同的。

相对论就是根据这个原理,结合实际物理现象,推算出其他高速运动的参考系是什么样的。

而后来爱因斯坦假设,非惯性系中,物理定律仍然具有一样的形式,这个就叫广义相对性原理了。

广义相对论正是通过过这个基本原理,结合等效原理,既引力和加速度等效,或者说引力实际上是加速度的虚拟力这个原理,来推导出广义相对论的。

那么适合非惯性系,适用更广泛的相对论就被叫做广义,以前的只适合惯性系的,就只能叫狭义相对论了。


shawn25


因为任何理论包涵的范围都有限,所有理论都不例外,比如基础理论数学,你会发现有整数就有小数来补充,有有理数就有无理数来补充,有常数就要有可变数来补充,最大的那个集合叫数,但是它还是不完整,因为还要有一个非数和它对应,什么叫非数,就是加上单位的数,数学解读不了一个苹果等于多少个梨,但是化学能,因为单位变了。

相对论是个不错的理论,只是对多数人来说,过于复杂和苛刻,不能唯物的解读就不要解读,当数学公式就好,不然就背离了爱因斯坦的初衷,爱因斯坦解读广义相对论的后期,一样困难重重,就如牛顿解读万有引力没把自己逼疯。经典力学足够好用,学了相对论就轻视经典力学是毫无道理的。把经典力学的基础打牢了,再去解读相对论,感觉更好,不过,那科学是进步还是退步了?真有人把经典力学解读超过牛顿也是进步,只是,难。感觉因为难才好玩的人,才是科学的源动力,没有独立思维的应试教育产物,是孔乙己一样的杯具。


程俊杰70559097


狭义相对论,广义相对论。其实我觉得这个“相对”一词用的特别的好。

可以说他们毫无关系,也可以说他们密不可分。为什么这样去讲?这就要看他们对比的对象了,任何的东西都是相对来说的。

把狭义相对论看成是一个实践的理论,那么广义相对论就是解析这个实践为什么会成立。

都知道,哪怕一张薄薄的纸张,放在一个木凳子上,这个木凳子也是有变形的。那么就用这个现象再来解释一下我的看法。

狭义相对论是告诉你把一张纸放在凳子上,凳子会变形。而广义相对论就是告诉你为什么那么薄的纸放在凳子上凳子能变形,因为纸再轻也有重量。

两个合理却不同的理论可能会造成同样一个现象,而现象却包含了能造成它的一切理论。这句话可能有点不好理解,下面我再举个例子解释一下这句话:在关于如何弄死一只蚂蚁的问题上,有两个人给出了不同的理论,其中一个说:用脚踩一下就死了,因为脚的力量很大;另一个人说:用沸水烫一下就可以了,因为水的温度很高。可以看出这两个人的理论依据是不一样的,这就相当于狭义相对论,而广义相对论是告诉你蚂蚁的承受能力是多少,只要超过这个点,那么它就会死。如果这时候再来一个人说:用火烧几秒钟蚂蚁就死了,又是一个完全不同的理论依据,但是依然没有逃出广义相对论的解释——因为超出了它的承受范围。

也就是说,狭义与广义相对论在范围上或许并不存在太多关系,但那时相对的,从某种程度上来讲,我认为他们并不冲突。


龙哥Aan


爱因斯坦在大学时就阅读过麦克斯韦的论文,对麦克斯韦的电动力学理论有比较深入理解,1905年的时候,他发表了论物体的电动力学的论文,以相对性原理和光速不变原理作为基本假设,以解释电动力学里面的许多用经典力学解释不了的现象!包括比较著名的洛伦兹变换,都是基于两条假设的自然推理!但爱因斯坦那时的相对论也有一个局限性,即建立在惯性参考系基础上的,通过引入闵可夫斯基的四维时空概念,十分顺利的解决了电磁学里面的相对论问题,但用同样的方法去解决万有引力时,他发现行不通!主要原因是万有引力定律涉及到非惯性系,且引力和电场性质不一样,于是他又花了10年时间另辟蹊径,以等效原理为假设,黎曼几何为工具,解决了引力的相对化难题!于是前者称为狭义相对论,后者称为广义相对论!


上善若水54036


狭义相对论只在惯性系中成立,在非惯性系中不成立。爱因斯坦于是把狭义相对论推广到非惯系中,并把引力也纳入进来,这就是广义相对论,狭义相对论成为广义相对论的一个特例。


夺命追击


简单说来狹义相对论相当于牛顿物理观里的惯性系的运动学,只不过在牛那里时间是独立的,而相对论里时间与空间有着不可分割的关联。而广义相对论则研究拓展到非惯性系相当于牛的动力学理论部分。区别是时间与空间不可分加上时间用四维空间来研究。质量的分布及状态使得空间发生弯曲,其中物体的运动不再是引力作用,而是沿着弯曲的四维空间的测地线的惯性运动。也可以认为牛理论物体在惯性系里不受外力则持继勻速直线运动被推广。


user3970051362046


一个讲的是电磁场与空间的关系。另一个是万有引力场与空间的关系。你觉得能一样吗?


光速随引力增加而减小


就是在不同步参照系描述运动的理论而已。所有的科学理论都是科学家们的作品,也可以说是一部推理小说。只不过作家写的是生命活动的小说,物理学家写的是没有生命的小说。


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