什麼是狹義相對論

2022-05-06 22:07:39 字數 4796 閱讀 9635

1樓:小紙傘呀小紙傘

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性原理,第二條是光速不變性(人為假定的)。整個狹義相對論就建築在這兩條基本原理上。

愛因斯坦的哲學觀念是,自然界應當是和諧而簡單的。的確,他的理論常有一種引人注目的特色:出於簡單而歸於深奧。

狹義相對論就是具有這種特色的乙個體系。狹義相對論的兩條基本原理似乎是並不難接受的「簡單事實」,然而它們的推論卻根本地改變了牛頓以來物理學的根基。 後面我們將開始這種推論。

根據狹義相對性原理,慣性系是完全等價的,因此,在同乙個慣性系中,存在統一的時間,稱為同時性,而相對論證明,在不同的慣性系中,卻沒有統一的同時性,也就是兩個事件(時空點)在乙個慣性系內同時,在另乙個慣性系內就可能不同時,這就是同時的相對性,在慣性系中,同一物理過程的時間程序是完全相同的,如果用同一物理過程來度量時間,就可在整個慣性系中得到統一的時間。在今後的廣義相對論中可以知道,非慣性系中,時空是不均勻的,也就是說,在同一非慣性系中,沒有統一的時間,因此不能建立統一的同時性。 相對論匯出了不同慣性系之間時間進度的關係,發現運動的慣性系時間進度慢,這就是所謂的鐘慢效應。

可以通俗的理解為,運動的鐘比靜止的鐘走得慢,而且,運動速度越快,鐘走的越慢,接近光速時,鐘就幾乎停止了。 尺子的長度就是在一慣性系中"同時"得到的兩個端點的座標值的差。由於"同時"的相對性,不同慣性系中測量的長度也不同。

相對論證明,在尺子長度方向上運動的尺子比靜止的尺子短,這就是所謂的尺縮效應,當速度接近光速時,尺子縮成乙個點。 由以上陳述可知,鐘慢和尺縮的原理就是時間進度有相對性。也就是說,時間進度與參考系有關。

這就從根本上否定了牛頓的絕對時空觀,相對論認為,絕對時間是不存在的,然而時間仍是個客觀量。比如在下期將討論的雙生子理想實驗中,哥哥乘飛船回來後是15歲,弟弟可能已經是45歲了,說明時間是相對的,但哥哥的確是活了15年,弟弟也的確認為自己活了45年,這是與參考系無關的,時間又是"絕對的"。這說明,不論物體運動狀態如何,它本身所經歷的時間是乙個客觀量,是絕對的,這稱為固有時。

也就是說,無論你以什麼形式運動,你都認為你喝咖啡的速度很正常,你的生活規律都沒有被打亂,但別人可能看到你喝咖啡用了100年,而從放下杯子到壽終正寢只用了一秒鐘。

2樓:菊花三千代

解決慣性系時間,空間相對性的理論

什麼是狹義相對論

3樓:一滴眼淚的夢

2023年,出生於德國的美籍物理學家阿爾伯特·愛因斯坦(1879——1955)發表了狹義相對論。這個理論指出在宇宙中唯一不變的是光線在真空中的速度,其它任何事物——速度、長度、質量和經過的時間,都隨觀察者的參考系(特定觀察)而變化。該理論解決了許多困擾了物理學家們很長時間的問題,這個理論形成了乙個著名的公式:

e=mc2,也就是能量(e)等於質量(m)乘以光速(c)的平方。

相對時間

狹義相對論認為時間不是絕對的(即固定不變的)。愛因斯坦指出,隨著物體(觀察者所見到的)線性運動速度的加快,時間會變慢。使用同步原子鐘已證實了這個結論的正確性,將乙個鐘錶留在地面上,而攜帶另乙個以很快速度移動(如在噴氣式飛機上),隨後進行比較,靜止的鐘錶總比另乙個稍微快一點。

相對長度

愛爾蘭物理學家喬治·佛茲傑拉德(1851——1901)提出,物質會在運動的方向上收縮(縮小),這意味著根據乙個靜止觀察者的觀點,一枚以接近光線執行的火箭所表現出的長度會比它靜止時更短,儘管乘坐火箭的人看來並沒有什麼兩樣。愛因斯坦指出,任何物體以光速運動時,其長度將會縮短為零。

時空愛因斯坦發表他的相對論二百年前,英國物理學家艾薩克·牛頓(1643——1727)提出時間和空間都是絕對的,空間和時間是完全分開的。然而,在相對論數學中,時間和三維空間——長、寬和高,一起構成乙個四維空間框架,叫做時空關聯集。

質量和能量

愛因斯坦從他的狹義相對論中推導出等式e=mc2(這裡e是能量,m是質量,c是恆定的光速),他用這個等式解釋了質量和能量是等價的。現在認為,質量和能量是同一種物質的不同形式,稱為質能。例如,如果乙個物體的能量減少了一定量e,則它的質量也減少等於mc2的量,然而,質能不會消失,只不過以另一種形式被釋放,它叫輻射能量。

伽利略相對性原理 經典物理學是從否定亞里斯多德的時空觀開始的。 當時曾有一場激烈的爭論。贊成哥白尼學說的人主張地球在運動,維護亞里斯多德-托勒密體系的人則主張地靜說。

地靜派有一條反對地動說的強硬理由:如果地球是在高速地運動,為什麼在地面上的人一點也感覺不出來呢?這的確是不能迴避的乙個問題。

2023年,伽利略出版了他的名著《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》。書中那位地動派的「薩爾維阿蒂」對上述問題給了乙個徹底的回答。他說:

「把你和一些朋友關在一條大船甲板下的主艙裡,讓你們帶著幾隻蒼蠅、蝴蝶和其他小飛蟲,艙內放乙隻大水碗,其中有幾條魚。然後,掛上乙個水瓶,讓水一滴一滴地滴到下面的乙個寬口罐裡。船魚向各個方向隨便游動,水滴滴進下面的罐口,你把任何東西扔給你的朋友時,只要距離相等,向這一方向不必比另一方向用更多的力。

你雙腳齊跳,無論向哪個方向跳 過的距離都相等。當你仔細地觀察這些事情之後,再使船以任何速度前進,只要運動是勻速,也不忽左忽右地擺動,你將發現,所有上述現象絲毫沒有變化。你也無法從其中任何乙個現象來確定,船是在運動還是停著不動。

即使船運動得相當快,你跳向船尾也不會比跳向船頭來得遠。雖然你跳到空中時,腳下的船底板向著你跳的相反方向移動。你把不論什麼東西扔給你的同伴時,不論他是在船頭還是在船尾,只要你自己站在對面,你也並不需要用更多的力。

水滴將象先前一樣,滴進下面的罐子,一滴也不會滴向船尾。雖然水滴在空中時,船已行駛了許多柞(為大指尖到小指尖伸開之長,通常為九英吋,是古代的一種長度單位)。魚在水中游向水碗前部所用的力並不比游向水碗後部來得大;它們一樣悠閒地遊向放在水碗邊緣任何地方的食餌。

最後,蝴蝶和蒼蠅繼續隨便地到處飛行,它們也決不會向船尾集中,並不因為它們可能長時間留在空中,脫離開了船的運動,為趕上船的運動而顯出累的樣子。」

薩爾維阿蒂的大船道出一條極為重要的真理,即:從船中發生的任何一種現象,你是無法判斷船究竟是在運動還是停著不動。現在稱這個論斷為伽利略相對性原理。

用現代的語言來說,薩爾維阿蒂的大船就是一種所謂慣性參考系。就是說,以不同的勻速運動著而又不忽左忽右擺動的船都是慣性參考系。在乙個慣性系中能看到的種種現象,在另乙個慣性參考系中必定也能無任何差別地看到。

亦即,所有慣性參考系都是平權的、等價的。我們不可能判斷哪個慣性參考系是處於絕對靜止狀態,哪乙個又是絕對運動的。

伽利略相對性原理不僅從根本上否定了地靜派對地動說的非難,而且也否定了絕對空間觀念(至少在慣性運動範圍內)。所以,在從經典力學到相對論的過渡中,許多經典力學的觀念都要加以改變,唯獨伽利略相對性原理卻不僅不需要加以任何修正,而且成了狹義相對論的兩條基本原理之一。

狹義相對論的兩條原理 2023年,愛因斯坦發表了狹義相對論的奠基性**《論運動物體的電動力學》。關於狹義相對論的基本原理,他寫道: 「下面的考慮是以相對性原理和光速不變原理為依據的,這兩條原理我們規定如下:

1.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。

2.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。」

其中第一條就是性原理,第二條是光速不變性。整個狹義相對論就建築在這兩條基本原理上。

愛因斯坦的哲學觀念是,自然界應當是和諧而簡單的。的確,他的理論常有一種引人注目的特色:出於簡單而歸於深奧。

狹義相對論就是具有這種特色的乙個體系。狹義相對論的兩條基本原理似乎是並不難接受的「簡單事實」,然而它們的推論卻根本地改變了牛頓以來物理學的根基。

後面我們將開始這種推論。

4樓:衣棟趙丹萱

狹義相對論(special

theory

ofrelativity)是a.愛因斯坦在2023年發表的題為《論動體的電動力學》一文中提出的區別於牛頓時空觀的新的平直時空理論。「狹義」表示它只適用於慣性參考系。

這個理論的出發點是兩條基本假設:狹義相對性原理和光速不變原理。理論的核心方程式是洛倫茲變換(群)(見慣性系座標變換)。

狹義相對論預言了牛頓經典物理學所沒有的一些新效應(相對論效應),如時間膨脹

、長度收縮、橫向都卜勒效應、質速關係、質能關係等。

5樓:紫若熄

狹義相對論是a。愛因斯坦創立的理論,主要內容是依據兩個公設與乙個變換。

乙個變換是洛侖茲變換(不同慣性系之間的變換必須是loretz變換)。

兩個公設是:相對性原理(就是:物理定律在一切慣性系中都相同。)與光速不變原理(就是:光在真空中總有確定速度,與觀察者或光源的運動無關)。

從而有四個推論(運動的尺變短;運動的鐘變慢;光子的靜質量為零;物質不可能超過光速)和三個關係式(速度合成公式;質量速度公式;質能關係式)。

6樓:科學有故事

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什麼是狹義相對論?

7樓:中地數媒

愛因斯坦很快就寫好了狹義相對論的歷史性**——《論運動物體的電動力學》。他用兩個公設作為出發點:一、光速恆定:

在任何慣性座標系中,不論光源是靜止還是運動的,光速一律是常數。二、相對性原理:物理定律在任何慣性座標系中都具有相同的形式。

根據上述兩項公設,愛因斯坦匯出了精確的「洛倫茲變換」,再利用這個變換匯出長度收縮、時間膨脹、同時性的相對性,以及質量隨速度增加的公式和新的速度合成法則,由此形成一套嶄新的時空觀。這個理論後來被稱為狹義相對論。

狹義相對論的理論意義,狹義相對論的核心思想與重大意義

狹義相對論引發了對空間和時間的物理概念的清晰理解。與之相關的,也引發了對運動著的測量桿和測量鐘的行為的認識。它在原則上去掉了絕對同時性的概念,從而也擺脫了牛頓意義上的遠距離瞬間作用的概念。它表明了當處理運動速度同光速相比不是小得可以忽略的運動時,如何對運動規律進行修改。它導致了麥克斯韋的電磁場方程組...

愛因斯坦的狹義相對論依據了什麼原理

愛因斯坦建立狹義相對論依據了兩個基本原理,一是相對性原理,即在任何慣性參考系中,所有的自然規律都相同 二是光速不變原理。愛因斯坦狹義相對論的兩個依據是什麼?其5個結論是什麼?其意義是什麼 依據 根據狹義相對原理和光速不變原理。2.結論 得出了鐘慢效應,尺縮效應,速度疊加公式,質速公式,質能方程這五個...

狹義相對論速度疊加公式有個地方有明顯的低階錯誤。。高手請進

你自己的理解錯誤,相對論是個測量效應,而洛侖茲變換公式也不是可以隨便用的,當你是s系的觀察者時用洛侖茲變換的正變換,當你是s 系的觀察者時用洛侖茲變換的逆變換.你在做題的時候先弄明白你是哪個系的觀察者再判斷用正變還是逆變.物理解決,借助數學模型,在這類問題上,我們都是把物體當做質點來處理的,你的問題...