爱因斯坦提出相对论 狭义与广义引人们讨论

栏目:明星八卦 编辑: 时间:2019年08月25日 16:41:20

相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由阿尔伯特·爱因斯坦创立,依据研究的对象不同分为狭义相对论和广义相对论。相对论的基本假设是相对性原理,即物理定律与参照系的

相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由阿尔伯特·爱因斯坦创立,依据研究的对象不同分为狭义相对论和广义相对论。相对论的基本假设是相对性原理,即物理定律与参照系的选择无关。

狭义相对论和广义相对的区别是,前者讨论的是匀速直线运动的参照系(惯性参照系)之间的物理定律,后者则推广到具有加速度的参照系中(非惯性系),并在等效原理的假设下,广泛应用于引力场中。相对论极大地改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念,提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念。它发展了牛顿力学,推动物理学发展到一个新的高度。

1905年5月的一天,爱因斯坦与一个朋友贝索讨论这个已探索了十年的问题,贝索按照马赫主义的观点阐述了自己的看法,两人讨论了很久。突然,爱因斯坦领悟到了什么,回到家经过反复思考,终于想明白了问题。第二天,他又来到贝索家,说:谢谢你,我的问题解决了。原来爱因斯坦想清楚了一件事:时间没有绝对的定义,时间与光信号的速度有一种不可分割的联系。他找到了开锁的钥匙,经过五个星期的努力工作,爱因斯坦把狭义相对论呈现在人们面前。

1916年,爱因斯坦完成了长篇论文《广义相对论的基础》,在这篇文章中,爱因斯坦首先将以前适用于惯性系的相对论称为狭义相对论,将只对于惯性系物理规律同样成立的原理称为狭义相对性原理,并进一步表述了广义相对性原理:物理学的定律必须对于无论哪种方式运动着的参照系都成立。

传统上,在爱因斯坦刚刚提出相对论的初期,人们以所讨论的问题是否涉及非惯性参考系来作为狭义与广义相对论分类的标志。随着相对论理论的发展,这种分类方法越来越显出其缺点——参考系是跟观察者有关的,以这样一个相对的物理对象来划分物理理论,被认为较不能反映问题的本质。

一般认为,狭义与广义相对论的区别在于所讨论的问题是否涉及引力(弯曲时空),即狭义相对论只涉及那些没有引力作用或者引力作用可以忽略的问题,而广义相对论则是讨论有引力作用时的物理学的。用相对论的语言来说,就是狭义相对论的背景时空是平直的,即四维平凡流型配以闵氏度规,其曲率张量为零,又称闵氏时空;而广义相对论的背景时空则是弯曲的,其曲率张量不为零。

狭义相对论和广义相对论建立以来,已经过去了很长时间,它经受住了实践和历史的考验,是人们普遍承认的真理.相对论对于现代物理学的发展和现代人类思相的发展都有巨大的影响.

相对论从逻辑思想上统一了经典物理学,使经典物理学成为一个完美的科学体系.狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系,指出它们都服从狭义相对性原理,都是对洛伦兹变换协变的,牛顿力学只不过是物体在低速运动下很好的近似规律.

广义相对论又在广义协变的基础上,通过等效原理,建立了局域惯性长与普遍参照系数之间的关系,得到了所有物理规律的广义协变形式,并建立了广义协变的引力理论,而牛顿引力理论只是它的一级近似.这就从根本上解决了以前物理学只限于惯性系数的问题,从逻辑上得到了合理的安排.相对论严格地考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念,给出了科学而系统的时空观和物质观,从而使物理学在逻辑上成为完美的科学体系.

大家可能都感觉爱因斯坦相对论太难懂,曾有笑话说,有个人看到“相对论讲座”的广告,心说,全世界只有12个人懂相对论,我去听听,或许能成为第13个懂相对论的人,结果听的一头雾水,在报告厅里睡觉做起梦来。但爱因斯坦认为相对论不难,他试图让大众都弄懂相对论,他说“店员和补鞋匠都可以弄懂相对论”。

相对论不仅是物理知识,它更是一种哲学。就是不搞物理专业工作的人,甚至搞文科工作的人,在粗略以至哲学层面上懂些相对论也有好处,相对论可使人得到很多启示,拓宽人的思路、视野,提升人的境界,提高人的思维能力。以往,大学物理才讲相对论知识,现在,相对论的初步知识已编入高中教材。我们一般人,完全可以回避繁琐的数学推演,也不必把相对论知识应用到电磁学领域,我们只弄懂些它的基本原理也不是很难的事情。

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