相对论的意思

相对论是一种哲学思想，认为一切都是相对的。

比如没有高就没有矮，没有长就无所谓短、没有大也玩所谓小，没有快也无所谓慢。

相对论物理学（通常被简称为相对论）是相对论的哲学思想在物理学中的具体应用。

物理学中有一个非常重要的概念——速度。速度是什么呢？物理中的定义很明确，两点间的距离变化快慢的物理量。

显然提到速度必须联想到是两个物体，只有一个物体（质点）不存在速度的问题。

在物理学发展初期，人们并没有意识到光的速度是有限的，一直默认光速是无限大的。直到望远镜的发明，使人们开始热衷于对遥远天体的精确测量时才发现，理论上运行周期应该不变的木星卫星和署期却会变化，与地球和木星的距离有关，这使科学家意识到光可能是有速度的。同时也意识到了光速会对测量造成误差。因此人们产生了测量绝对速度的想法。

绝对速度就是相对于宇宙中绝对静止的以太的速度。麦克尔逊－莫雷实验就是最著名的一个实验，这个实验目的是测量地球在以太中的绝对速度。预计实验要经历半年至一年时间，以测量地球在太阳周围不同位置时的速度。但是实验仅几天就结束了，因为以现根本测量不到以太的存在，光相对任何方向运动的物体的速度都是相同的。

这一实验不是一个简单的失败，而是对物理学来说的一个致命的打击。因为自从物理学发展以来人们认定的速度叠加原理竟然是错误的。速度不能叠加。

这导致了一切建立在这一基础上的物理定律和理论全部是错误的，物理学大厦突然变得遥遥欲坠。

在这种情况下，爱因斯坦认真总结了前人的各种实验和理论，产生了抛弃绝对速度的想法，提出了相对性原理的物理学框架，创立了相对论物理学。

相对论物理学重新确立了经典物理学在低速度下的正确性和权威性，扶大厦于将倾，并在经典物理学基础上引入了相对论的哲学思想，将经典物理学理论推广到高速度、大空间的应用领域。

这就是相对论物理学，简称 相对论。（问题回答到此，以下内容可以不看，除非有兴趣。）

相对论中抛弃是绝对性观念，这就是现在很多人感觉无法理解的重要原因。很多人无法完全抛弃绝对性的观念，依然站在绝对观念（甚至是地心说观念）上来解释相对论，使得相对论理论出现了各种各样的所谓的悖论，有的人以这些悖论来驳斥相对论，有的人却把这些悖论当作相对论的结论。

其实只要彻底抛弃绝对性观念，放弃地心说，站在相对性的观念上看问题，这些悖论根本就不存在。

还要从速度说起：

为什么速度不能叠加呢？也就是说，绝对的速度叠加原理是错的？

我们知道，速度是两个物体相对距离变化快慢的物理量，那么单独一个物体就不存在速度的问题。假设宇宙中只有一个物体存在（我们要把理论上的质点当作物体），那么这个物体显然不存在速度。因为没有第二个物体的存在，没有参照物，更不存在距离的变化问题。

但是，光与这个物体是有相对速度的。并且光相对于这个物体的速度是各向同性质，同速度的。

假如宇宙中不是只有这个物体，而是只有另一个物体，那个物体显然和这个物体是一样的，没有速度的概念，只知道光相对它是各向同性的，速度恒定的。

假如这两个物体都存在，其实也都可以当对方不存在，各自测量的光速依然不变，与另一物体是否存在无关。

然而两个物体同时存在就有了两个物体之间也具有上对速度的问题。注意，两个物体之间的相对速度与各自相对光的速度没关系。因为可以当作另一物体不存在。

就好像我们在火车上做什么运动，车窗外有没有人观看，对我们没任何影响一样。窗外有人在做什么运动也与我们无关。

两个物体之间在的速度只是两个物体之间的位置关系，与有没有其他观察者无关。

对于光来说，每一个物体相对光的速度只是它和光之间的关系，与其他物体是否存在无关，与其他物体的速度也无关。因此，三个物体之间的速度没有必然的叠加关系。任何两个物体都可以无视第三物体的存在和运动方式而独立的确定互相的相对速度关系。

但是这不代表不能以某种方式间接的得到另外两个物体之间的速度关系。

上图中A是相对O以v速匀速直线运动的惯性系。B是A系统上的一点。

在A与O重合时，一光子由A射向B。

前面说了，两个物体的相对关系与第三物体无关。A与O各自相对光的速度都是c。

在A看来，光子的路程是ct' ，在O看来，光子的路程是ct ，并且在t 时间内A 移动了vt 的距离。

三者的关系就是勾股定理：(ct')²＋(vt)²＝(ct)²，解出t'  得：t'＝t×√(1－v²/c²)。

其中的 √(1－v²/c²) 就是著名的洛伦兹变换因子（也称相对论因子）。这个因子的引入解决了两个物体相对速度很高时互相观测到的时间和长度的变换关系。

这就是狭义相对论的主要结论，相对高速运动的物体间，对方的时间比测量到的时间慢了。

然而要注意到一个重要的问题，如果时间很长，则在O上看到的光子速度不是匀速的，因此这个关系式仅仅是一个t→0的微分关系式。

事实上狭义相对论就是相对论的微份表达。上面的关系式推导是从物理意义上说的，实际上洛伦兹推导此关系式时是用微分方法推导的，里面的时间不是时长，而是时刻。

同时上面的图中也看得出来，无论v 是快是慢，对ct' 没任何影响，受影响的只是观测者的观测结果。是否有一个O系统在观测A上的事件，对A无影响。

广义相对论：广义相对论是相对论的积分表达。也是相对论的实际应用理论。广义相对论中的各种物理定律和结论，是由狭义相对论的微分结果积分得到的。

但是我们在这里受打字的影响和篇幅所限，不作详细推导和解释。仅从物理意义上作一些简单的解释。

1、引力场强度与加速度：

F＝ma  变换一下就得到了 a＝F/m，加速度等于引力场强度（即 单位质量所受的引力）。

加速度就是引力场强度的值。

2、质能公式：

F＝ma，力×距离是功，功就是能量转化数量。所以E＝FS＝maS＝mv² 。

单独一个物体不存在速度，这里的v是相对任何质点都不变的恒定速度，那就是光速。所以质能公式就是：E＝mc²  。

3、时间公式：

速度＝加速度×时间，所以得到：t＝v/a，单独一个物体不存在速度，这里的速度同样是相对任何物体都不变的光速，所以时间公式就是：t＝c/a，由1、知道，加速度就是引力场强度值，所以时间与引力场强度成反比，引力强度越大，时间越慢。

4、视在质量变大

由于E＝mc²，当物体运动速度（相对观察者）高速运动时，所有的能量都体现为质量的增量，所以高还运动的物体视在（即看表现出来的）质量会增加。质量增加部份与相对速度有关，如果与高速运动的物体以相同速度运动，则看到的质量不变。

5、虫洞的存在可能性

人们把引力场强度为0的地方称作虫洞。

根据时间公式：t＝c/a，虫洞处引力场强度为0，则时间无穷快。在虫洞处看其他地方的时间是静止的。

6、奇点的可能性：

人们把宇宙中引力场强度为∞的地方称作奇点。

根据时间公式：t＝c/a，当引力场为无穷的时候，时间静止，在奇点处看其他地方的时间无穷快。

7、红移现象：

当光从强引力场进入弱引力场的时候，由于时间变快，光速不变，则路程变长，波长延长，光会产生红移现象。

相对论的意思为：是指研究时间和空间相对关系的物理学说。

一、相拼音： xiāng 、  xiàng 

释义：

[ xiāng ]

1互相：～像。～识。～距太远。不～上下。

2表示一方对另一方的动作：实不～瞒。好言～劝。

3姓。

4亲自观看（是不是合心意）：～亲。～中。

[ xiàng ]

1相貌；外貌：长～。聪明～。可怜～。狼狈～。

2物体的外观：月～。金～。

3坐、立等的姿态：站有站～，坐有坐～。

4相位。

5交流电路中的一个组成部分，如三相交流发电机有三个绕组，每个绕组叫做一相。

6相态。

7观察事物的外表，判断其优劣：～马。

8姓。

9辅助：吉人天～。

10宰相：丞～。

11某些国家的官名，相当于中央政府的部长。

12旧时指帮助主人接待宾客的人：傧～。

二、对拼音： duì 

释义：

1回答：～答如流。

2向着；朝着：枪口～准敌人。

3对抗；敌对：～手。针锋相～。

4对待。例 ：～事不～人。

5正确；正常；相合：这话很～。神色不～。数目不～，还差一些。

6把两个东西 放在一起比较，看是否相符合：校～。～表。

7使两个东西接触或配合：把破镜片～到一起。 ～榫。

8投合；适合：俩人很～脾气。～心思。

9成双的：～联。

10搀入（多指液体）：～ 水。

三、论拼音： lùn

释义：

1分析和说明道理：评～。议～。

2分析和说明道理的言论、文章或理论：舆～。社～。历史唯物～。

3评定；看待：～罪。相提并～。

4介词。按照：～堆卖。～件计工。

汉字演变：

相关组词：

1相合[xiāng hé] 

彼此一致；相符。

2相知[xiāng zhī] 

彼此相交而互相了解，感情深厚：～有素。

3相认[xiāng rèn] 

知道，认识。

4相同[xiāng tóng] 

彼此一样，没有区别：面积～。内容～。今年入学考试的科目跟去年～。

5相连[xiāng lián] 

互相连接：前后～。

相对论是一种哲学观点。认为世界上一切都是相对性的，没有绝对的事物。同时认为没有相对性就没有事物。比如，没有高就没有矮，没有快就没有慢，没有大就没有小，没有反就没有正。

把相对论与物理学相结合就是相对论物理学，我们现在常简称相对论。

相对论是站在相对性角度上对物理学的解释。主要分为狭义相对论和广义相对论两大部份。其实是一个理论的两种表达方式。狭义相对论是相对论的微分形式，广义相对论是相对论的积分形式。

理解相对论必须建立牢固的相对性观念，否则常常会走入死胡同。中如出现各种所谓的悖论。

有人说：“一个物体以接近光的速度运动时，它的时间会变慢。”相信这句话很多人都听到过。

但是，这句话本身不是相对论中的内容。

相对论中最重要的概念就是相对性，没有相对就没有意义。“一个物体以接近光速运动”，凭什么呢？一个物体的速度凭什么说接近光速？

速度是两个物体相对距离变化快慢的物理量，一个物体不存在速度的问题。

比如地球，谁能说出来地球在宇宙中的速度是多少？相对人走的速度可以是13米/每、相对汽车的速度可以是13米/秒、相对对飞机可以是130米/秒、相对卫星可以是8000米/秒、相对流星可以是80000米/秒……，地球的速度是多少？

只有确定了和哪个物体相对比才有速度的概念，单说一个物体的速度快和慢有什么意义呢？可以说地球的速度是任意的。而且由此也知道，任何一个物体的速度都是可以任意指定的。

光速不变：光相对于一个物体的速度是一个恒定值，很多人不理解，为什么不能和物体的速度相叠加？知道一个物体的速度是任意值了，就知道为什么不能叠加了。如果能叠加，那么，一个物体的速度是任意值，光速不是也就变成任意值了吗？

相对性原理还提示了一个问题，相比较才有意义，而意义是确定的。

比如两个物体相对速度是v ，V只有在这两个物体之间才有意义任何其他物体上看到的情况都是假象。但是，在一个物体上看到的情况是无法用任何方法来证明真实性的。因为本来就没有绝对的数值。

我们最常用的一个相对论公式就是  t'＝t×√(1－v²/c²)，其中的√(1－v²/c²)  叫做洛伦兹因子（或相对论因子）。

上面的图中：A是一个相对O以v  的速度作匀速直线运动的系统，B是A系统上的一点。当A点与O点重合的时刻，一光子从A射向B。

在A看：距离是ct'  ，在O看：距离是ct ，并且A 在t 时间内移动了vt 距离。

三个距离的关系是：(ct')²＋(vt)²＝(ct)²，把t' 解出来就得到了  t'＝t×√(1－v²/c²)。

从公式上看，假如人们站在O上看，看到的时间一定是t ，显然t' 比t 变慢了。

但是从图上看会发现，v的大小只影响ct ，对ct'没有任何影响。

也就是说，相对速度影响了对相对高速运动的物体上的时间的测量，测量值变长了，相对的说就是那个物体上的时间变短了。

因为我们没有任何方法测量出那个相对我们高速运动的物体上的时间。只能依靠上面的变换间接得到。

由于光速不变，时间变慢的结果就一定会导致距离变短。

上面就是狭义相对论的主要内容。

理解了这一点就不会再搞出什么所谓的悖论来说某双生子一个在飞船飞行一个在一地球等，回来后岁数不同了。测量到的数据是相对的，与对方“实际”数据是不同的，看到他的时间变慢了，他自己并不变慢，不会因为你看到的情况而改变。就像一个人离你很远的时候你看到他变小了一样，不能因此说等他回来时他就进不了他家了（因为他在远处看他家也很小）。当距离近了的时候一切就都改变了，当速度降下来的时候，相对速度趋于相等时（静止时），测量的误差也接近0了。

狭义相对论是相对论的微分形式，上面的图中，应该说只在ct'→0，ct→0，vt→0的条件下才成立。

如上图：B相对A是匀速直线运动的，速度是v  ，但是相对A的距离却是非线性的。

就是说：距离/时间不是常数。只在时间无限短的dt  时刻才可以看作是真正的匀速直线运动。

广义相对论是相对论的积分形式。一切物理结果都是所有因素的累计结果。就是每微分点的值相加的总和。

用数学方法推导是很复杂的，而且在这里也很难打出复杂的公式。因此我们仅从物理意义上说一下广义相对论的主要内容。

有人说在广义相对论中，F＝ma这个经典物理学中最重要的公式不再成立，那是对相对论的误解。

相对论并不是推翻了物理学，而是把物理学推向了更高的层次。是对经典物理学的发展。

在广义相对论中，F＝ma依然成立，但是内容增加了。

1、加速度与引力场等价：

    把上面的公式变换一下就得到了：a＝F/m，左边是加速度，右边是引力场强度，即“单位质量所受的引力”。公式的意义就是：加速度与引力场是等价的。

2、质能公式：F＝ma，功是能量的转化量，所以两边同乘上距离就是能量。E＝FS＝maS=mv²。但是，前面说过，一个物体不存在速度的概念，而一个物体具有的全部能量却是固定的，所以这里的速度v 一定是相对任何物体都不会变化的恒定值，那么只有光速才是恒定的。所以，质能公式就是：E＝mc²。

3、时间变慢：

    加速度是速度的变化率。a=dv/dt，积分后得到a＝v/t。变换一下得到t=v/a。这里又有一个v，同样的，单独对一个物体来说，没有速度概念，这里的速度是一个对一切物体恒定不变的值——光速c。所以公式就是  t=c/a，即时间与引力场强度（或加速度）成反比，加速度越大，时间越慢。

4、

    虫洞：

    从t=v/a可以看到，当a为0时，就是引力场强度是0的时方，时间无限快。人们把宇宙中引力场为0的地方称作虫洞。相对虫洞来说，任何其他地方的时间都是无穷慢的，因此理论上感觉在虫洞中瞬间就可以到达宇宙中的任何地方。

5、奇点：

    相反，人们把宇宙中引力场强度无穷大的地方称作奇点。在奇点处，时间静止。由于时间静止，在那里的任何物体也都是静止的（或不存在）。根据四维空间的意义，时间为0的物体不存在，也就是从来没有过的东西不存在。

相对论的贡献：

相对论是在人们试图找到绝对速度失败后，由爱因斯坦总结和研究了前人的实验和理论后，在经典物理学的基础上创立的现代物理学说。

当人们测量绝对速度时发现，不仅测量不到绝对速度，更要命的是发现了一个足以让经典物理学崩溃的现象，光速不能和速度叠加。建立在理所当然的速度叠加原理上的一切力学规律竟然是错误的。物理界一片哗然，很多物理学家陷入混乱。甚至有人说物理学应该全盘推翻，重新建立新的体系。

首先，相对论的创立，重新确立了经典物理学在低小空间范围内的正确性和权威性，扶大厦于将倾。并且通过洛伦兹因子的引入，把经典物理学理论的适用范围推广到了广域的宇宙空间。

其次，相对论以其相对性原理，通过经典物理学的理论，为科学研究指明了方向。比如质能公式为核能的应用奠定了坚实的理论基础。

再有就是为人类探索宇宙空间提供了测量计算的理论依据。为人类太空科技打下了基础，为人类生活提供了新的方式。比如卫星定位，如果没有相对论时间换算的关系，GPS定位误差将达到数公里以上，完全失去了实用意义。