狭义相对论又称特殊相对论,广义相对论又称一般相对论
狭义相对论,是只限于讨论惯性系情况的相对论牛顿时空观认为空间是平直的、各向同性的和各点同性的的三维空间,时间是独立于空间的单独一维(因而也是绝对的)狭义相对论认为空间和时间并不相互独立,而是一个统一的四维时空整体,并不存在绝对的空间和时间在狭义相对论中,整个时空仍然是平直的、各向同性的和各点同性的,这是一种对应于“全局惯性系”的理想状况狭义相对论将真空中光速为常数作为基本假设,结合狭义相对性原理和上述时空的性质可以推出洛仑兹变换
广义相对论
广义相对论是爱因斯坦(Albert Einstein)在1915年发表的理论爱因斯坦提出“等效原理”,即引力和惯性力是等效的这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上(目前实验证实,在10 12的精确度范围内,仍没有看到引力质量与惯性质量的差别)根据等效原理,爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理,即物理定律的形式在一切参考系都是不变的物体的运动方程即该参考系中的测地线方程测地线方程与物体自身故有性质无关,只取决于时空局域几何性质而引力正是时空局域几何性质的表现物质质量的存在会造成时空的弯曲,在弯曲的时空中,物体仍然顺着最短距离进行运动(即沿着测地线运动——在欧氏空间中即是直线运动),如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动,实际是绕着太阳转,造成引力作用效应正如在弯曲的地球表面上,如果以直线运动,实际是绕着地球表面的大圆走
狭义相对论提出两条基本原理。(1)光速不变原理。 即在任何惯性系中, 真空中光速c都相同, 与光源及观察者的运动状况无关。(2)狭义相对性原理是物理学的基本定律乃至自然规律,对所有惯性参考系来说都相同
广义相对论:爱因斯坦的基于光速对所有的观察者(包括非惯性参照系)必须是相同的观念的理论。它将引力按照四维空间—时间的曲率来解释。
狭义相对论和万有引力定律,都只是广义相对论在特殊情况之下的特例。狭义相对论是在没有重力时的情况;而万有引力定律则是在距离近、引力小和速度慢时的情况。
爱因斯坦相对论简单解释是爱因斯坦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。
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,被认为不能反映问题的本质。
爱因斯坦的成就
读过笔者的《相对论英雄谱》以后,相信人们应该不再会抱有这样的观念了。物理学是一条思想的河流,如相对论这样的近代物理学支柱型的理论体系,其思想之深度与广度都决定了创立它的事业远超出单个天才的能力。
这几乎应该是个显而易见的道理。然而,确实长期有人宣称至少广义相对论之建立是爱因斯坦一人之功,而相当长一段时间内笔者对这种论调也是信以为真的。
在浏览过相对论的内容、阅读过相应内容的经典文献后,笔者得出的结论是,相对论是浪漫的拉丁文化和严谨的德意志文化结合的产物,某种意义上说前者似乎应占更大的比重。
德国南部出生、和父母一起在意大利北部住过一段时间、在瑞士完成中学和大学教育并迈出研究第一步的爱因斯坦,无疑地深受这两种文化的熏陶与影响。
狭义相对论指出,一个人运动速度越快,这个人的时间就越慢,当一个物体的运动速度达到光速时,那么他的时间就是静止。广义相对论是描述物质之间引力互相作用的科学理论,最早是由科学家爱因斯坦提出的,于1916年正式向社会发表。
广义相对论是现代物理学的主要组成部分。它基于空间的“弯曲”能力来解释引力,或者更准确地说,它将引力与时空的几何变化联系起来了。
狭义相对论和广义相对论的特点
其实狭义相对论解决了一个物理学的重大矛盾。在爱因斯坦之前,最成功的两个理论分别是牛顿提出的牛顿力学和麦克斯韦提出麦克斯韦方程。只不过这两个理论有个矛盾,那就是光速。狭义相对论适用范围仅仅是惯性系(也就是不受力的参考系),如果一个参考系有加速度,就不是惯性系。
爱因斯坦以“光速不变原理”和“相对性原理”为基础假设,推导出了狭义相对论。这个过程就有点像平面几何,就只有五条公设,但是能搞出一整套体系。
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