相对论的假设
相对论的假设
相对论是由爱因斯坦提出的一种物理理论，它包含了两个基本的假设：相对性原理和光速不变原理。
首先，相对性原理指出物理定律在所有惯性参考系中都是相同的。也就是说，无论以何种速度相对于其他物体运动，物理规律都应该保持不变。这意味着没有一个特定的参考系被认为是绝对的，所有的参考系都是平等的。
其次，光速不变原理指出光在真空中的传播速度是恒定不变的，无论光源相对于观察者的运动状态如何。这意味着光速是一个极为重要的常数，并且是宇宙中最大的速度。
这些假设是相对论的基础，通过它们可以推导出相对论的各种重要结论，如时间的相对性、长度的相对性以及质量与能量的关系等。相对论的假设在实验证实了多个实验观测，并成为了现代物理学的基石之一。
相对论
概述 相对论（Relativity）的基本假设是相对性原理，即物理定律与参照系的选择无 大质量物体扭曲时空改变物体行进方向 关。狭义相对论和广义相对论的区别是，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。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。经典物理学基础的经典力学，不适用于高速运动的物体和微观领域。相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。狭义相对论提出于1905年，广义相对论提出于1915年（爱因斯坦在1915年末完成广义相对论的创建工作，在1916年初正式发表相关论文）。 由于牛顿定律给狭义相对论提出了困难，即任何空间位置的任何物体都要受到力的作用。因此，在整个宇宙中不存在惯性观测者。爱因斯坦为了解决这一问题又提出了广义相对论。 狭义相对论最著名的推论是质能公式，它说明了质量随能量的增加而增加。它也可以用来解释核反应所释放的巨大能量，但它不是导致原子弹的诞生的原因。而广义相对论所预言的引力透镜和黑洞，与有些天文观测到的现象符合。 狭义与广义相对论的分野 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。目前一般认为，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
第六章 第1、2节 牛顿力学中运动的相对性 狭义相对论的两个基本假设
第1、2节牛顿力学中运动的相对性 狭义相对论的两个基本假设 1.经典的时空观认为时间是绝对的，空间是绝对的，时间和空间相互 独立、互不相关。 2．爱因斯坦狭义相对论认为对不同的惯性系，物理规律都是一样的。 3．在不同的惯性系中，光在真空中传播的速率都是一样的，恒为c， 这就是光速不变原理。 1．伽利略相对性原理 (1)在做匀速直线运动的惯性参考系中，力学现象都以同样的规律进行。 (2)在任何惯性参考系中，力学的规律都是一样的，都可以用牛顿定律来描述。 2．经典时空观 牛顿认为：绝对的、真正的和数学的时间在均匀地、与任何外界事物无关地流逝着；绝对空间与外界任何事物无关，永远是相同的和不动的。时间和空间相互独立、互不相关。 3．伽利略速度变换 相对地面以速率u开行的车厢内，物体相对于车厢以速率v′向前运动时，物体对地面的速率就是v＝u＋v′；如果物体向后运动时，相对于地面的速率就是v＝u－v′。速率从一个参考系变换到另一个参考系的关系式称为伽利略速度变换公式。 [跟随名师·解疑难] 1．经典力学的相对性原理的理解 (1)经典力学相对性原理： 力学规律在任何惯性系中都是相同的，即任何惯性系都是等价的。但物体相对于不同的参考系运动的结果不同。 (2)理解经典力学的相对性原理应注意的问题： ①惯性系和非惯性系。
如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系。相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系，匀速运动的汽车、轮船等作为参考系，就是惯性系。 牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系。例如我们坐在加速的车厢里，以车厢为参考系观察路边的树木房屋向后方加速运动，根据牛顿运动定律，房屋树木应该受到不为零的合外力作用，但事实上没有，也就是牛顿运动定律不成立。这里加速的车厢就是非惯性系。 ② 这里的力学规律指的是“经典力学规律”。 2．绝对时空观的认识 (1)绝对时间：两个同时发生的事件，不论是静止参考系中的观测者还是匀速直线运动参考系中的观测者，他们测得这两个事件发生的时刻都是相同的，某事件经历的时间不会因参考系不同而不同。可见，“同时”是绝对的，时间也是绝对的，时间永远均匀地流逝着，与物质无关，与运动无关。 (2)绝对空间：宇宙中存在一个绝对静止的惯性参考系(简称惯性系)，力学规律首先应当能在这个参考系中准确地陈述，这个绝对静止的惯性系与时间无关，永恒不变，它可以脱离物质独立存在。这就是绝对空间概念。 (3)经典力学的伽利略变换式：????? x ＝x ′＋v t ′t ＝t ′。 [学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手) 以下说法中正确的是( ) A ．经典物理中的速度合成公式在任何情况下都是适用的 B ．经典物理规律也适用于高速运动的物体 C ．力学规律在一个静止的参考系和一个匀速运动的参考系中是不等价的 D ．力学规律在任何惯性系里都是等价的 解析：选D 在所有惯性系中，一切物理规律都是等价的，故D 正确，C 错误；经典物理规律是狭义相对论在低速状态下的一个近似，所以经典物理规律只适用于低速运动的物体，而经典物理中的速度合成公式也只适用于低速情况，故A 、B 均错误。 1．牛顿力学与电磁学理论的矛盾 按照麦克斯韦理论，真空中的光速c 应当是一个电磁学常量，在不同惯性系中应当有相同的值，按照伽利略速度变换公式，在不同惯性系中的真空中光速应当有不同的值。 2．两个基本假设
相对论
相对论 学习目的： 1、初步了解经典时空观和相对时空观。 2、认识经典力学的实用范围和局限性。 重点与难点： 重点：应用相对论的相关知识解答、解释物理问题。 难点：对狭义相对论、广义相对论的理解。 学习内容： 狭义相对论： 一、狭义相对论的两个基本假设。 狭义相对论是建立在下面两个基本假设之上的。 1、相对性原理： 爱因斯坦在总结伽利略、麦克斯韦研究成果的基础上得到： 物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式。 或者表示为：在任何惯性参考系中物理学规律都是相同的。 一个物体的运动，在不同的惯性参考系中观察，运动情况是不同的，例如在某参考系中是静止的，而在另一参考系中则是运动的，并且运动方向与速度大小都可以不同，但它遵守的力学规律，如牛顿运动定律、运动的合成法则等都是相同的。 2、光速不变原理： 迈克尔逊等人多次实验都表明，不论光源与观察者间的相对运动情况如何，观察到的光速都相同。爱因斯坦意识到，光速与参考系无关，他总结得到： 在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样。 这是狭义相对论的一条基本假设和出发点。 狭义相对论的这两个基本假设并不是孤立的，而是互相联系的，光速不变原理可以认为是爱因斯坦相对性原理的一个特例。 二、两种时空观 1、经典力学的绝对时空观： 牛顿认为空间是一个没有边界的大容器，是物质运动的场所，空间各处是均匀的。空间中是否存在着物质，物质怎样分布以及怎样运动，对空间本身都没有影响。时间就像一条静静流动的河水，它均匀地流逝着，时间也与物质的分布及运动情况无关。空间和时间二者是独立的，互不影响的。牛顿的这种认识与我们日常生活经验相符合。因此被普遍接受，这就是经典的绝对时空观，即认为空间和时间都是脱离物质而存在的，它们本身都是均匀的、绝对的，二者间是没有联系的。 2、相对论的时空观 a)、同时的相对性 “同时”并不是绝对的，而是与参考系有关，即“同时”是相对的。 b)、时间间隔的相对性（时间延缓效应） 如下图所示，假设有一高速行驶的列车，在紧靠后挡板的地板上有一光源S，它的正上方有一块反射镜M，S发出的闪光经M反射后又回到S处，我们讨论这个过程经历的时间。
相对论简单解释
相对论简单解释 爱因斯坦的相对论已经争论了100多年。有人说是对的，有人说是错的，第三种人就说:我不知道爱因斯坦在说什么！ 其实我也是外行。我读了很多关于相对论的书，也从中学到了一些东西。但是，我无法用专业的语言来解释。所以，我只是按照自己的理解，用我以为是通俗的语言来理解。现在分享给和我一样的读者，请专业高手指正。说到相对论，我们不得不说一下关于它的两个基本假设，一个是相对论假设，一个是光速不变假设。对于第一个假设，它的意义不能用字面来表达。这句话，最难理解的是惯性参考系。 学过物理的都知道，描述物体的运动都要选择一个参考系，因为，相对于不同的参考系，同一个物体的运动状况是不同的。比如，我们坐在行走的火车里面，相对于火车，我们是静止的，相对于地面，我们是运动的，这里的火车和地面就是两个不同的参考系。说白了，参考系就是一个用来做比较的物体，可以是任何我们需要做比较的东西，当然，具体研究中要根据研究的需要选择适合的参考系。那什么是惯性参考系呢？就是静止(相对静止)或者作匀速直线运动的参考系叫做惯性参考系，因为这样的参考系是不受外力作用的，只是在惯性作用下运动，故曰“惯性参考系”。 于是，相对论的第一个假设的意思就是说，在这样的惯性参考系中，对于描述一切物理过程(包括物体位置变动、电磁相互作用以及原子运动)的规律，都是等价的。就是说，这些物理定律可能在表达形式上会有所不一样，不过通过一定的转换，它们总能变成一样。关于光速不变的假设，是爱因斯坦以麦克斯韦方程为出发点得出的一个推断，就是说，在所有参考系中光速都是c，而不会因为参考系的运动与否而发生变化。说简
单一点，就是光速不会和任何速度发生叠加，包括当两束光相对前进的时候，其中一束光相对于另外一束的速度都是c，而不会像我们平常一样，当两个物体都以v的速度相对运动的时候，它们相互之间远离的速度是2v，这确实让人匪夷所思，也是大多数人不理解或者不接受相对论的一个原因。我们就不要管这么多，就认定，不管我们是迎着光前进，还是顺着光前进，我们和光之间的相对速度永远不变。 两个假设说完之后，就是我们狭义相对论的描述了。这里就不用专业术语来描述了，因为我自己也不懂。我用我自己的语言。众所周知，在牛顿力学中，时间、空间和质量是绝对的。一旦确定了研究对象，这些物理参数就固定了，这就是所谓的绝对时空。然而，在爱因斯坦的相对论中，这些参数会发生奇妙的变化，突然间它们取决于物体的速度。如果你学过初中的函数，在相对论中，你可以把速度看成独立变量，而时间、空间和质量都成了速度的函数。它们之间的关系就是我们所说的“刻度慢慢缩小时钟，质量变重”: 其中，β是物体运动速度与光速比值的平方。于是，和这几个量有关的所有物理规律都要发生变化。但是，它们在数学上的表达将不会发生变化，只相差一个常数而已，所以，仍然可以用牛顿力学的整套公式进行相关计算。 由此可见，相对论只是牛顿力学的修正和延伸，并不像很多人说的，相对论推翻了牛顿力学。牛顿力学不仅没有被推翻，在实际应用中，牛顿力学仍然占主导地位。相对论某种程度上只是思维的产物，因为它描述了告诉运动物体什么是高速？能达到光速的10%左右才算高速。在我们的普通运动中，基本没有这种运动，所以所谓的速度导致的时空扭曲可以忽略不计，根本不需要相对论。
狭义相对论简介
狭义相对论简介 狭义相对论是一种描述物理学中时间、空间和引力的理论，由爱因斯坦于1905年发表。它是现代物理学中最重要的理论之一，也是人类文明史上最伟大的科学成就之一 时间与空间 狭义相对论基本假设是： 光速在真空中的传播速度是不变的，在任何惯性参考系中都是相同的，为c。这导致了一些非常奇怪的结论。 首先，时间和空间不再是绝对的概念。它们取决于观察者的运动状态。例如，如果有两个事件在同一地点发生，一个静止观察者会认为它们发生在同一时间，但是一个以高速运动的观察者会认为它们发生的时间是不同的。这就是所谓的时间相对论效应。 同样地，空间也会受到相对论效应的影响。一个静止观察者看到的长度可能与一个运动观察者看到的长度不同。这称为长度收缩。 质量与能量 狭义相对论还改变了我们对质量和能量的理解。根据经典物理学，物体的质量是恒定的，而能量是可以转化的。但是，在相对论中，质量和能量是等价的。这就是著名的E=mc2公式，其中E是能量,m 是物体的质量。 在高速运动中，物体的质量会增加（称为质量增加效应），因此需要更多的能量才能使其达到光速。实际上，物体永远无法达到或超过光速，因为它需要无限的能量来达到这个极限。 引力 最后，狭义相对论还改变了我们对引力的理解。根据牛顿万有引力定律，物体之间产生引力的原因是它们的质量。但是，在相对论中，引力被视为时空弯曲的结果。这就是所谓的广义相对论，是爱因斯坦于1915年发表的。 通过将时间和空间视为弯曲的四维时空，物体的运动路径就不再是直线，而是遵循弯曲时空的规则。这也导致了一些非常奇怪的现象，例如黑洞和引力透镜等。
光速不变原理 狭义相对论的一个基本假设是光速不变原理，即在任何惯性参考系中，光速都是恒定且一致的。这个假设经过了许多实验的验证，例如米歇尔逊-莫雷实验。 因为光速不变原理，在高速运动中，时间和空间会发生相对论效应，例如时间膨胀和长度收缩。这些效应是非常微小的，只有在物体接近光速时才会显著影响其运动状态。 双生子佯谬 由于时间相对论效应，当一个人以接近光速的速度飞行一段时间后，他的时间比一个静止的观察者所感受到的时间要慢。这就导致了一个非常奇怪的现象：双生子佯谬。 假设有两个双胞胎，一个留在地球上，另一个乘坐飞船以接近光速的速度离开地球。当他们见面时，飞行员所感受到的时间比地球上的双胞胎所感受到的时间要少，因此看起来飞行员年轻得多。这就是双生子佯谬。 约束传播 根据狭义相对论的光速不变原理，信息的传播速度是有限的，不能超过光速。这导致了一些实用技术上的约束。 例如，在通信中，消息的传输速度受到了光速的限制，因此无法在瞬间传递信息。而在卫星导航系统中，由于信号需要经过大气层和其他障碍物的干扰，精确测量时钟差异和距离变得更为困难。 实践应用 狭义相对论的理论框架已经被证实，并且在现代科学和技术中得到了广泛的应用。以下是一些实践应用的例子： GPS：GPS导航系统需要准确测量卫星和接收器之间的时间差异，而这就涉及到时间相对论效应。因为卫星和地球表面的观测者具有不同的速度和引力势能，所以卫星时钟比地球上的时钟走得快。如果没有考虑这个效应，则GPS测量可能会错误地导致位置偏移数十米。 粒子加速器：粒子加速器利用高速带电粒子的运动来探索物质的基本组成和性质。在加速器中，粒子可以达到光速的99.9%以上，因此需要考虑时间膨胀、
请简述狭义相对论的基本假设
请简述狭义相对论的基本假设 狭义相对论的基本假设 1. 狭义相对论的特殊相对性原理： 在狭义相对论中，爱因斯坦提出的特殊相对性原理是整个理论体系的基石。该原理包括两个基本假设：一是统一惯性系原理，即一切物理定律在一切惯性系中都具有相同的形式；二是光速不变原理，即光在真空中的速度对于所有惯性观察者来说都是相同的，不受光源或观察者运动状态的影响。 2. 空间和时间的相对性： 根据狭义相对论的基本假设，空间和时间不再是绝对而不可变的，而是因观察者的运动状态而异。观察者的运动速度越接近光速，时间会变得相对较慢，空间也会发生相对性变形，这就是著名的时间相对论和长度收缩效应。 3. 相对论性能量和动量： 根据狭义相对论的假设，质量不再是一个恒定的量，而是会随着物体的速度而增加。这导致了质量和能量之间存在着等效性，即质能关系E=mc²。
4. 相对论性物理定律： 在狭义相对论中，爱因斯坦重新解释了运动的物理规律，包括了相 互间的作用，在高速运动下的电磁现象，以及光速下的效应。这导致 了著名的洛伦兹变换和完善了经典力学中的牛顿定律。 回顾总结： 在狭义相对论中，爱因斯坦通过特殊相对性原理重新诠释了时间、空 间和能量的本质，完善了牛顿力学的不足之处。狭义相对论的基本假 设推翻了人们长期以来对时间和空间的经典观念，为后来的广义相对论、量子力学等理论的发展提供了重要的思想基础。 个人观点： 狭义相对论的基本假设所带来的变革深刻影响了人们对于宇宙、能量、时间和空间的理解。特殊相对性原理的提出不仅推动了整个物理学的 发展，也深刻影响了人们对于世界的看法。狭义相对论的基本假设不 仅在理论上前所未有地拓展了我们对于世界的认知范围，也在实践中 引领了许多诸如核能、宇宙飞船等重大科技的发展。 狭义相对论的基本假设以其前瞻性和超前性成为了当代物理学中最为 重要的理论之一，至今仍在不断影响着人们对于自然规律的理解和科 学技术的发展。狭义相对论的基本假设对人类的认知和科学技术发展 产生了深远的影响。特殊相对性原理的提出不仅引领了物理学理论的 革新，也为人类开启了一扇通往宇宙深处的大门。在狭义相对论的基
广义相对论的假设
广义相对论的假设 广义相对论是爱因斯坦在1915年提出的一种描述引力现象的物理理论，它是基于两个重要的假设建立的。下面将分别介绍这两个假设。 第一个假设是等效原理。等效原理是指，在匀强引力场中自由下落的物体的动力学行为，与在完全没有引力场中匀速运动的物体的动力学行为是完全一样的。这其中涉及到质 量惯性和引力相互作用这两个概念。质量惯性是指物体本身所拥有的抵抗被加速的属性， 也就是说相同的力作用在不同的物体上，它们所受到的加速度是不同的。而引力相互作用 则是指任何两个物体之间都存在着引力的作用力，这个作用力的大小与它们的质量有关系。等效原理表明，这两个概念是等价的。 第二个假设是时空曲率。时空曲率是广义相对论的一个核心概念。这个假设说的是， 物体的质量和能量所产生的引力，实际上是在弯曲周围的时空。这个弯曲效应是由物体的 质量和能量所引起的曲率，而曲率的大小取决于物体的质量和能量。这种曲率当作时空曲 率的概念引出。 结合这两个假设，广义相对论提出了一个全新的引力描述方式，不再是牛顿力学中的 万有引力定律。广义相对论中引力的作用是由时空曲率所引起的。广义相对论的基本原理 就是把质量之间的相互作用解释成局域的几何性质，它假定自由粒子遵循地球引力场的惯 性运动，与乌贼和鲸鱼一样，在地球引力场中自由下落。与牛顿力学相比，广义相对论 在具体实验上可以更准确地描述引力现象，这就是因为它需要考虑到比牛顿力学更多的因素。 广义相对论对物理学的影响超出引力问题。例如，它的等效原理启发了量子电动力学（QED）中的费曼图像，能够准确地预测精密的实验结果。而它的时空曲率概念也启发了 黑洞研究，提供了我们对于主要的黑洞属性进行理论预测的基础。除此之外，它还对我们 对宇宙演化的理解产生了深远的影响，推动了研究宇宙学和天文学的进展。 总的来说，广义相对论的假设改变了我们对物理的认识，给我们带来了新的思考和挑战。通过运用更准确的力学原理和精密的实验方法，广义相对论为科学家们探索宇宙和构 建更广泛、更完整的物理学提供了一个坚实的理论基础。
狭义相对论基本假设包括
狭义相对论基本假设包括 狭义相对论的两个基本假设：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。 狭义相对论的提出：出生于德国的美籍物理学家阿尔伯特·爱因斯坦发表了狭义相对论。这个理论指出在宇宙中唯一不变的是光线在真空中的速度，其它任何事物速度、长度、质量和经过的时间，都随观察者的参考系而变化。该理论解决了许多困扰了物理学家们很长时间的问题，也就是能量等于质量乘以光速的平方。狭义相对论的两条原理如下：1. 物理体系的状态据以变化的定律，同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是用两个在互相匀速移动着的坐标系中的哪一个并无关系。2. 任何光线在静止的坐标系中都是以确定的速度运动着，不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。 两条基本公设是： （1 ）爱因斯坦相对性原理：在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的。 （2 ）光速不变原理：在一切惯性系中，光在真空中传播的速度都等于c ，跟光源的运动和观察者运动无关。 爱因斯坦建立狭义相对论的两个基本假设是 这个理论的两条基本假设是：狭义相对性原理和光速不变原理。狭义相对性原理认为一切物理定律（除引力外的力学定律、电磁学定律以及其他相互作用的动力学定律）在所有惯性系中均有效。光速不变原
理认为光在真空中总是以确定的速度c传播，速度的大小同光源的运动状态无关。光速同光源的运动状态和观察者所处的惯性系无关。 扩展资料： 爱因斯坦认识到必须放弃以太假说和绝对时空观，而且必须在狭义相对性原理、光速不变原理和伽利略变换中舍弃一个。他正确地认识到相对性原理和光速不变原理是比伽利略变换更基本、更有实验基础的假设，于是以这两个原理为基础，建立了狭义相对论。 用洛伦兹变换取代伽利略变换作为惯性系之间的坐标变换，并证明了牛顿定律F=dp/dt和麦克斯韦电磁理论在洛伦兹变换下都是协变的。狭义相对论用相对时空观取代绝对时空观，不承认有绝对空间、绝对时间和绝对运动，认为一切运动都是相对的。
简述狭义相对论的基本假设
简述狭义相对论的基本假设 狭义相对论（Special Theory of Relativity）是由爱因斯坦在1905年提出的一种描述物体运动和光的传播方式的理论。狭义相对论的主要内容包括四个基本假设：相对性原理、光速不变原理、齐次性原理和因果性原理。本文将详细介绍这四个基本假设，并解释它们对狭义相对论的重要性。 相对性原理（Principle of Relativity）是指物理学定律在所有惯性参考系中都具有相同的形式。换句话说，任何一个物理实验的结果都不会依赖于观察者所处的参考系。这个原理最早由伽利略在17世纪提出，但是爱因斯坦将其推广到了电磁现象领域。相对性原理的重要性在于它摆脱了绝对参考系的概念，使得物理学定律具有更大的一般性。 光速不变原理（Principle of Invariant Light Speed）是指不论光源和观察者相对于任何惯性参考系的运动状态如何，光的传播速度都是恒定的。这个原理最早由迈克尔逊和莫雷在1887年进行的著名干涉实验中发现，但是它的真正意义被爱因斯坦在狭义相对论中揭示出来。光速不变原理改变了牛顿力学中时间和空间的观念，使得时间和空间不再是独立的概念，而是统一在了四维时空中。 齐次性原理（Homogeneity Principle）是指物理学定律在时空中的任何点都是相同的。也就是说，没有特定的位置或方向被偏向。这个原理源于牛顿的绝对时空观念，但是在狭义相对论中得到了重新解释。齐次性原理保证了物理学定律的普遍性，使得它们在整个宇宙中都是适用的。
因果性原理（Causality Principle）是指任何事件的发生都有其 原因，并且这个原因必须在事件之前发生。这个原理是基于我们日常经验中对时间流逝的观察而得出的。因果性原理在狭义相对论中得到了进一步的解释和扩展。根据因果性原理，任何物体的速度不得超过光速，否则就会违背因果性原理。 狭义相对论通过这四个基本假设构建了一种新的物理学框架，它深刻地改变了我们对时间、空间和运动的观念，并且预言了一系列与实验相符的结果。其中最著名的就是狭义相对论中的时间膨胀和尺缩效应。 时间膨胀（time dilation）是指当物体以接近光速运动时，它 的时间相对于静止观察者来说会变慢。这意味着，如果有两个钟表，一个处于静止状态，另一个以接近光速运动，那么处于运动状态的钟表走得慢一些。时间膨胀的效应在现实生活中几乎不可见，因为物体通常不会以接近光速运动，但是在高速粒子加速器中，这个效应却是非常显著的。 尺缩效应（length contraction）是指当物体以接近光速运动时，它的长度在运动方向上相对于静止观察者来说会缩短。这意味着，对于处于静止状态的观察者来说，一根以接近光速运动的棍子看起来比它真正的长度要短一些。尺缩效应也是在日常生活中几乎不可见的，但是它在实验上得到了验证，特别是在对高速运动的粒子进行观察时。 狭义相对论还有一些其他的预言，比如相对论性动量与能量的
爱因斯坦相对论
爱因斯坦相对论 百科名片 爱因斯坦相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由爱因斯坦(Albert Einstein)创立，分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。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。狭义相对论讨论的是匀速直线运动的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。相对论颠覆了人类对宇宙和自然的常识性观念，提出了“时间和空间的相对性”,“四维时空”,“弯曲空间”等全新的概念。狭义相对论提出于1905年，广义相对论提出于1915年。 目录[隐藏] §1、同时性的定义 §2 关于长度和附间的相对性 相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。经典物理学基础的经典力学，不适用于高速运动的物体和微观领域。相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。 由于牛顿定律给狭义相对论提出了困难，即任何空间位置的任何物体都要受到力的作用。因此，在整个宇宙中不存在惯性观测者。爱因斯坦为了解决这一问题又提出了广义相对论。 狭义相对论最著名的推论是质能公式，它可以用来计算核反应过程中所释放的能量，并导致了原子弹的诞生。而广义相对论所预言的引力透镜和黑洞，也相继被天文观测所证实。 《相对论》是爱因斯坦所著的一部在世界科学理论界影响巨大的著作，主要包括狭义相对论和广义相对论原理的阐述，中文版本由周学政、徐有智编译，编译目录如下： ·第一部分狭义相对论 1.几何命题的物理意义 2.坐标系 3.经典力学中的空间和时间 4.伽利略坐标系 5.狭义相对性原理 6.经典力学中所用到的速度相加原理 7.光的传播定律与相对性原理的表面抵触 8.物理学的时间观 9.同时性的相对性 10.距离概念的相对性 11.洛伦兹变换
爱因斯坦相对论
狭义相对论 爱因斯坦第一假设 爱因斯坦第二假设 爱因斯坦第二假设--时间和空间 伽玛参数 宇宙执法者的历险 宇宙执法者的历险--微妙的时间 质量和能量 光速极限 广义相对论 基本概念 爱因斯坦第三假设 爱因斯坦第四假设 宇宙几何 爱因斯坦第一假设 谷锐译原文：Slaven 全部狭义相对论主要基于爱因斯坦对宇宙本性的两个假设。 第一个可以这样陈述：
所有惯性参照系中的物理规律是相同的 此处唯一稍有些难懂的地方是所谓的“惯性参照系”。举几个例子就可以解释清楚： 假设你正在一架飞机上，飞机水平地以每小时几百英里的恒定速度飞行，没有任何颠簸。一个人从机舱那边走过来，说：“把你的那袋花生扔过来好吗？”你抓起花生袋，但突然停了下来，想道：“我正坐在一架以每小时几百英里速度飞行的飞机上，我该用多大的劲扔这袋花生，才能使它到达那个人手上呢？” 不，你根本不用考虑这个问题，你只需要用与你在机场时相同的动作（和力气）投掷就行。花生的运动同飞机停在地面时一样。你看，如果飞机以恒定的速度沿直线飞行，控制物体运动的自然法则与飞机静止时是一样的。我们称飞机内部为一个惯性参照系。（“惯性”一词原指牛顿第一运动定律。惯性是每个物体所固有的当没有外力作用时保持静止或匀速直线运动的属性。惯性参照系是一系列此规律成立的参照系。 另一个例子。让我们考查大地本身。地球的周长约40，000公里。由于地球每24小时自转一周，地球赤道上的一点实际上正以每小时1600公里的速度向东移动。然而我敢打赌说Steve Young在向Jerry Rice（二人都是橄榄球运动员。译者注）触地传球的时候，从未对此担心过。这是因为大地在作近似的匀速直线运动，地球表面几乎就是一个惯性参照系。因此它的运动对其他物体的影响很小，所有物体的运动都表现得如同地球处于静止状态一样。实际上，除非我们意识到地球在转，否则有些现象会是十分费解的。（即，地球不是在沿直线运动，而是绕地轴作一个大的圆周运动）例如：天气（变化）的许多方面都显得完全违反物理规律，除非我们对此（地球在转）加以考虑。另一个例子。远程炮弹并非象他们在惯性系中那样沿直线运动，而是略向右（在北半球）或向左（在南半球）偏。（室外运动的高尔夫球手们，这可不能用于解释你们的擦边球）对于大多数研究目的而言，我们可以将地球视为惯性参照系。但偶尔，它的非惯性表征将非常严重（我想把话说得严密一些）。 这里有一个最低限度：惯性系是一个静止或作匀速直线运动的系。爱因斯坦的第一假设使此类系中所有的物理规律都保持不变。运动的飞机和地球表面的例子只是用以向你解释这是一个平日里人们想都不用想就能作出的合理假设。谁说爱因斯坦是天才？ 爱因斯坦第二假设 谷锐译原文：Slaven 19世纪中页人们对电和磁的理解有了一个革命性的飞跃，其中以詹姆斯.麦克斯韦（James Maxwell）的成就为代表。电和磁两种现象曾被认为毫不相关，直到奥斯特（Oersted）和安培（Ampere）证明电能产生磁；法拉弟（Faraday）和亨利（Henry）证明磁能产生电。现在我们知道电和磁的关系是如此紧密，以致于当物理学家对自然力进行列表时，常常将电和磁视为一件事。 麦克斯韦的成就在于将当时所有已知的电磁知识集中于四个方程中： （如果你没有上过理解这些方程所必需的三到四个学期的微积分课程，那么就坐下来看它们几分钟，欣赏一下其中的美吧）麦克斯韦方程对于我们的重要意义在于，它除了将所有人们已知的电磁知识加以描述以外，还揭示了一些人们不知道的事情。例如：构成这些方程的电磁场可以以振动波的形式在空间传播。当麦克斯韦计算了这些波的速度后，他发现它们都等于光速。这并非巧合，麦克斯韦（方程）揭示出光是一种电磁波。 我们应记住的一个重要的事情是：光速直接从描述所有电磁场的麦克斯韦方程推导而来。 现在我们回到爱因斯坦。 爱因斯坦的第一个假设是所有惯性参照系中的物理规律相同。他的第二假设是简单地将此原则推广到电和磁的规律中。这就是，如果麦克斯韦假设是自然界的一种规律，那么它（和它的推论）都必须在所有惯性系中成立。这些推论中的一个就是爱因斯坦的第二假设： 光在所有惯性系中速度相同 爱因斯坦的第一假设看上去非常合理，他的第二假设延续了第一假设的合理性。但为什么它看上去并不合理呢？ 火车上的试验 为了说明爱因斯坦第二假的合理性，让我们来看一下下面这副火车上的图画。火车以每秒100，000，000米/秒的速度运行，Dave站在车上，Nolan站在铁路旁的地面上。Dave用手中的电筒“发射”光子。 光子相对于Dave以每秒300,000,000米/秒的速 度运行，Dave以100,000,000米/秒的速度相对于Nolan 运动。因此我们得出光子相对于Nolan的速度为 400,000,000米/秒。 问题出现了：这与爱因斯坦的第二假设不符！爱因 斯坦说光相对于Nolan参照系的速度必需和Dave参照系 中的光速完全相同，即300，000，000米/秒。那么我们 的“常识感觉”和爱因斯坦的假设那一个错了呢？ 好，许多科学家的试验（结果）支持了爱因斯坦的 假设，因此我们也假定爱因斯坦是对的，并帮大家找出常识相对论的错误之处。记得吗？将速度相加的决定来得十分简单。一秒钟后，光子已移动到Dave前300，000，000米处，而Dave已经移动到Nolan前100，000，000米处。其间的距离不是400，000，000米只有两种可能：