什麼是廣狹相對論

2021-08-11 02:10:31 字數 3250 閱讀 5889

1樓:等電子的氯

相對論是關於時空和引力的基本理論,主要由愛因斯坦創立,分為狹義相對論(特殊相對論)和廣義相對論(一般相對論)。相對論的基本假設是光速不變原理,相對性原理和等效原理。相對論和量子力學是現代物理學的兩大基本支柱。

奠定了經典物理學基礎的經典力學,不適用於高速運動的物體和微觀條件下的物體。相對論解決了高速運動問題;量子力學解決了微觀亞原子條件下的問題。相對論極大的改變了人類對宇宙和自然的「常識性」觀念,提出了「同時的相對性」,「四維時空」「彎曲空間」等全新的概念。

狹義相對論

愛因斯坦在他2023年的**《關於移動物體的電動態》中介紹了狹義相對論。狹義相對論考慮的是觀察者在慣性參考系內,也就是以恆定的速度相對於另乙個觀察者的參考系。事實上任何乙個實驗都不能決定哪乙個參考系是絕對的靜止。

這也被稱為「相對性理論」。 這個理論對於愛因斯坦的工作並不是全新的,他發現在這個理論(包括電磁在內)需要乙個新的形式表達,而這個表達引發了驚人的結果。特別的,這個理論需要光速在真空中對於任何觀察者是不變的,不論觀察者或光源怎樣的運動。

狹義相對論的乙個長處是,他的結論可以由以下兩個論點推出:

a.物理規律在任何的慣性參考系中是相同的。這意味著物理規律對於乙個在具有相對性的質子上的觀察者和一根靜止在實驗室裡的觀察者是相同的。

b.光速在真空中是恆定不變的(具體講是299,792,458公尺每秒)。

廣義相對論

廣義相對論是愛因斯坦在2023年發表的理論。愛因斯坦提出「等效原理」,即引力和慣性力是等效的。這一原理建立在引力質量與慣性質量的等價性上(目前實驗證實,在10 − 12的精確度範圍內,仍沒有看到引力質量與慣性質量的差別)。

根據等效原理,愛因斯坦把狹義相對性原理推廣為廣義相對性原理,即物理定律的形式在一切參考系都是不變的。物體的運動方程即該參考系中的測地線方程。測地線方程與物體自身故有性質無關,只取決於時空局域幾何性質。

而引力正是時空局域幾何性質的表現。物質質量的存在會造成時空的彎曲,在彎曲的時空中,物體仍然順著最短距離進行運動(即沿著測地線運動——在歐氏空間中即是直線運動),如地球在太陽造成的彎曲時空中的測地線運動,實際是繞著太陽轉,造成引力作用效應。正如在彎曲的地球表面上,如果以直線運動,實際是繞著地球表面的大圓走。

2樓:曲昆緯

狹義相對論把時間和空間合併到一起,但是空間和時間仍然是事件在其中發生的乙個固定的背景。你能夠選擇通過時空運動的不同途徑,但是對於修正時空背景卻無能為力。然而,當愛因期坦於2023年提出了廣義相對論後這一切都改變了。

他引進了一種革命性的觀念,即引力不僅僅是在乙個固定的時空背景裡作用的力。相反的,引力是由在時空中物質和能量引起的時空畸變。譬如炮彈和行星等物體要沿著直線穿越時空,但是由於時空是彎曲的捲曲的,而不是平坦的,所以它們的路徑就顯得被彎折了。

地球要沿著乙個圓圈繞太陽公轉。類似地,光要沿著直線旅行,但是太陽附近的時空曲率使得從遙遠恆得來的光線在通過太陽附近時被彎折。在通常情況下,人們不能在天空中看到幾乎和太陽同一方向的恆星。

然而,在日食時,太陽的大部分光線被月亮遮擋了,人們就能觀測到從那些恆星來的光線。愛因斯坦是在第一次世界大戰期間孕育了他的廣義相對論,那時的條件不適合於作科學觀測。但是戰爭一結束,一支英國的探險隊觀測了2023年的日食,並且證實了廣義相對論的預言:

時空不是平坦的,它被在其中的物質和能量所彎曲。

這是愛因斯坦的偉大勝利。他的發現完全變革了我們思考空間和時間的方式。它們不再是事件在其中發生的被動的背景。

我們再也不能把空間和時間設想成永遠的前進,而不受在宇宙中發生事件影響的東西。相反的,它們現在成為動力學的量,它們和在其中發生的事件相互影響。

質量和能量的乙個重要性質是它們總是正的。這就是引力總是把物體相互吸引到一起的原因。例如,地球的引力把我們吸引向它,即便我們處於世界的相反的兩邊。

這就是為什麼在澳大利亞的人不會從世界上掉落出去的原因。類似地,太陽引力把行星維持在圍繞它公轉的軌道上並且阻止地球飛向黑暗的星際空間。按照廣義相對論,質量總是正的這個事實意味著,時空正如地球的表面那樣的向自身彎折。

如果質量為負的,時空就會像乙個馬鞍面那樣以另外的方式彎折。這個時空的正曲率反映了引力是吸引的事實。愛因斯坦把它看作重大的問題。

那時人們廣泛地相信宇宙是靜止的,然而如果空間特別是時間向它們自身彎折回去的話,宇宙怎麼能以多多少少和現在同樣的狀態永遠繼續下去?

愛因斯坦曾經說過:「人只有獻身於社會,才能找到那實際是短暫而有風險的生命的意義。」他對科學的研究孜孜不倦,於1905-2023年完成狹義相對論後,又接著研究廣義相對論,終於在2023年發表了《廣義相對論基礎》一文,宣告廣義相對論的創立。

2023年,愛因斯坦在應邀寫一篇狹義相對論的文章時,開始意識到除了引力定律以外的所有自然定律都可以在狹義相對論範圍內進行討論,他還考慮了慣性質量和引力質量之間的關係在狹義相對論範圍內無法進行討論,這正是狹義相對論的侷限,他認為「物理學的定律必須具有這樣的性質,它們對於無論以哪種方式運動著的參照系都是成立的」。

廣義相對論就是在這樣一種考慮之下,借助數學家的幫助,運用非歐幾里得幾何而創立的。

廣義相對論的建議使相對性物理學能應用於一切座標系,包括慣性與非慣性座標系,而慣性座標系只是乙個特例。廣義相對論把時間和空間的概念更加推廣了。廣義相對論的問題是引力問題。

引力的基本性質是「慣性和重量在本質上是相同的」,即「等效原理」。在廣義相對論中,時間和空間跟引力場有關,而引力場又是由物質產生的。愛因斯坦從廣義相對論出發,作了一些偉大的科學預言,有的已經被觀測所證實,比如水星近日點的運動、光譜線的引力紅移和引力場中光的彎曲。

拿引力對光的作用來說,愛因斯坦預言了從遙遠天體射向地球的光線經過太陽附近,由於引力的變化,會發生1.75弧秒的彎曲,2023年5月29日日全食的時候,測行光經過太陽附近的彎曲度是1.61到1.

98弧之間。2023年在實驗室中難了廣義相對論預言的引力聲對光的作用。

廣義相對論雖然在發表的幾年裡就轟動一時,但在以後的幾十年中,由於很少得到新的觀測或者實驗的驗證,同時也由於數學結構過於艱深,一直很少有人問津。差不多在半個世紀裡,廣義相對論受到了冷落,游離在物理學發展的主流之外。

20世紀60年代以後,情況發生了新的變化,廣義相對論重新煥發了青春。由於大口徑的光學望遠鏡和射電望遠鏡的發展。陸續發現了一些新天體,那裡存在很強的引力場。

廣義相對論正是進行這方面研究的重要工具,它曾經預言過有引力波。引力是從牛頓時代就為人們所熟悉的,而引力波就不同了,這跟人們很早就知道帶電體之間有作用力,但是不等於已經認識到電波的存在一樣。直到2023年,人們才從對乙個肪衝雙星系進行幾年觀測結果的分析中,找到了引力波存在的間接證據。

愛因斯坦還根據廣義相對論,提出了關於宇宙的有無限邊模型,推動了宇宙學的發展。

3樓:匿名使用者

我只知道是愛因斯坦提出的,很著名的.

什麼是狹義相對論

編輯本段狹義相對論的兩條原理 相對性原理 物理體系的狀態據以變化的定律,同描述這些狀態變化時所參照的座標系究竟是用兩個在互相勻速移動著的座標系中的哪 乙個並無關係。光速不變性原理 任何光線在 靜止的 座標系中都是以確定的速度c運動著,不管這道光線是由靜止的還是運動的物體發射出來的。其中第一條就是相對...

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其實您所問的,正是古人對太陽運轉的觀念。古人不知地球繞太陽公轉,因此古代文明皆以地球靜止不動 天體眾星都繞地球執行。在這種觀點之下,對於位於地球北半球 人類古文明幾乎都位在北半球 的觀察者會發現,太陽每天繞行地球的軌跡,是從東方地面公升起,以朝南方傾斜一定程度的軌劃過天頂,然後再至西方地面落下。如下...