狭义和广义相对论
广义相对论 狭义相对论

广义相对论狭义相对论
广义相对论与狭义相对论是相对论的两个重要分支,它们分别探讨了不同的物理现象和理论模型。
广义相对论是爱因斯坦在1915年提出的,它是一种描述引力的理论,它认为引力是由物体所产生的曲率所引起的。
而狭义相对论则是爱因斯坦在1905年提出的,它是一种描述运动的理论,它认为时间和空间是相互关联的,而且它们的度量是相对的。
广义相对论是一种描述引力的理论,它认为引力是由物体所产生的曲率所引起的。
这个理论的核心是爱因斯坦场方程式,它描述了物体如何影响周围的时空结构。
这个理论的一个重要预测是黑洞的存在,黑洞是一种极度强大的引力场,它可以吞噬一切物质和能量。
广义相对论还预测了引力波的存在,这是一种由引力场产生的波动,它们可以通过引力波探测器来探测。
狭义相对论是一种描述运动的理论,它认为时间和空间是相互关联的,而且它们的度量是相对的。
这个理论的核心是洛伦兹变换,它描述了物体在不同参考系中的运动状态。
这个理论的一个重要预测是质量增加效应,这是一种由物体运动状态引起的质量增加现象。
狭义相对论还预测了光速不变原理,这是一种由光速恒定不变所引起的现象,它可以解释一些奇怪的物理现象,比如双子星谬论。
总的来说,广义相对论和狭义相对论是两个相互关联的理论,它们共同构成了现代物理学的基础。
广义相对论描述了引力的本质,而
狭义相对论描述了运动的本质。
这两个理论的发现不仅推动了物理学的发展,也深刻地影响了我们对宇宙和自然界的认识。
狭义相对论与广义相对论

狭义相对论与广义相对论一、狭义相对论1. 历史背景- 19世纪末,经典物理学在解释一些新的实验现象时遇到了困难。
例如,迈克尔逊 - 莫雷实验试图测量地球相对于“以太”的运动,但结果显示不存在这种运动,这与经典的绝对时空观相矛盾。
- 麦克斯韦方程组在经典力学的伽利略变换下不具有协变性,这意味着电磁现象的规律在不同惯性系中表现不一致,而当时人们认为应该存在一种统一的变换使得电磁规律在所有惯性系中形式相同。
2. 基本假设- 相对性原理:物理定律在所有惯性参考系中都是相同的。
这意味着在任何惯性系(静止或匀速直线运动的参考系)中做物理实验,得到的结果都遵循相同的物理定律。
- 光速不变原理:真空中的光速在所有惯性参考系中都是恒定的,与光源和观察者的相对运动无关。
例如,无论你是静止地观察一束光,还是在高速运动的飞船上观察同一束光,你测量到的光速都是c = 299792458m/s。
3. 主要结论- 时间延缓(时间膨胀):运动的时钟会变慢。
设Δ t为静止参考系中的时间间隔(固有时间),Δ t'为相对于该参考系以速度v运动的参考系中的时间间隔,则Δt'=(Δ t)/(√(1 - frac{v^2)){c^{2}}}。
例如,在一艘高速飞行的宇宙飞船中的时钟,相对于地球上的时钟会走得更慢。
- 长度收缩:运动物体的长度在其运动方向上会收缩。
设L为物体在静止参考系中的长度(固有长度),L'为相对于该参考系以速度v运动的参考系中测量到的长度,则L' = L√(1-(v^2))/(c^{2)}。
例如,一根高速运动的尺子,在静止观察者看来,其长度会变短。
- 相对论质量:物体的质量会随其运动速度的增加而增大。
设m_0为物体的静止质量,m为物体以速度v运动时的质量,则m=(m_0)/(√(1-frac{v^2)){c^{2}}}。
当物体的速度接近光速时,其质量趋近于无穷大,这也是为什么有静止质量的物体不能达到光速的原因之一。
3、狭义相对论效应与广义相对论效应的统一

3、狭义相对论效应与广义相对论效应的统一狭义相对论与广义相对论是紧密地联系在一起,有质物体的最主要的作用就是产生空间曲率,一切物体在重力场中运动的轨道只所以会发生弯曲在于空间本身是弯曲的,引力质量的大小是物体周围空间曲率大小的表现形式,因此加速运动的物体引力质量的增加可以认为从space-time中获得,此时引力场增强。
不同观察测得同一物体的引力质量不同,但是宇宙的总能量不变,进一步说明能量守恒定律的正确性,即狭义相对论效应是能量守恒定律的表现形式。
相对论中的时间、长度、引力质量不但具有相对性,同时具有绝对性,是相对性与绝对性的统一,Bohr的观点具有一定的局限性。
广义相对论揭示了物质对space-time 结构的反作用。
因此一个粒子的引力质量并不是它本身所特有的,而是由宇宙中所有其它粒子决定的。
这样运动引力质量与静止引力质量之间便统一起来,从根本上解决了上面的问题。
狭义相对论可以从广义相对论推导出来。
我们在地球上之所以能站起来行走,是由于一切天体都向地球发射引力波。
按照广义相对论,只在引力作用下运动的物体,如果用它自己的时钟测量,它总是走者一条费时最多的路线。
设想宇宙中的每一个粒子都带有自己的时钟(一个给定的时间),固有时间(绝对时间)是对相对时间流逝的仅有的有内禀特性的度量方式。
例如当物理学家列出某种亚核粒子的寿命时,他们指的是用粒子自身的钟测得的寿命,而不是实验者测得的寿命。
因为如果用实验者测得的寿命,还必须说明粒子与实验者的相对加速度,根据广义相对论它不是一个内禀的物理量,因此会因不同实验而异。
相对论天空存在着“两朵乌云”,这是Einstein发现的 :第二朵乌云:在狭义相对论中,任何事物都随观察者的不同而不同。
它还包含下面两层意思:一个是每个观察者都只承认自己的结论正确,其他观察者的结论不正确;另一个是所有观察者都对。
想在两个观察者中决定谁是正确的,既没有经验上的方法,也没有理论上的方法。
狭义相对论与广义相对论的基本概念和区别

狭义相对论与广义相对论的基本概念和区别相对论是现代物理学的基石之一,分为狭义相对论和广义相对论两个部分。
狭义相对论是爱因斯坦于1905年提出的,广义相对论则是在狭义相对论的基础上于1915年由爱因斯坦进一步发展而成。
本文将分别介绍狭义相对论和广义相对论的基本概念和区别。
狭义相对论是描述物体在相对运动中的物理规律的理论。
它的核心概念是“相对性原理”和“光速不变原理”。
相对性原理指出,物理定律在所有惯性参照系中都是相同的,也就是说,物理定律不依赖于运动的观察者的参照系。
光速不变原理是指光在真空中的速度在任何参照系中都是恒定的,不受观察者运动方向或速度的影响。
根据狭义相对论,时间和空间是相互关联的,同时事件在不同的惯性参照系中的时间和空间间隔会有所不同。
狭义相对论中最著名的公式是爱因斯坦的质能关系,即著名的E=mc²。
它表明能量和物质之间存在着等价转换的关系,质量可以转化为能量,而能量也可以转化为质量。
这个公式颠覆了牛顿力学中质量守恒的观念,对后来的原子核物理学和核能的发展起到了重要的推动作用。
广义相对论是描述物质和引力相互作用的理论,它是狭义相对论的扩展。
广义相对论的核心概念是“等效原理”和“时空弯曲”。
等效原理指出,物质的引力场效应等同于加速度场中某种等效的非引力场效应。
时空弯曲是指物质和能量的分布会改变周围时空的几何性质,形成了时空的弯曲效应。
根据广义相对论,质量和能量决定了时空的几何性质,而时空的几何性质又影响了质量和能量的运动轨迹。
广义相对论最著名的预言之一是黑洞的存在。
根据爱因斯坦的方程组解析,当物质过于密集时,时空会弯曲到一定程度,形成一个无法逃脱的引力峰,即黑洞。
黑洞具有极强的引力,能够吞噬周围的物质和光线,同时也是宇宙中一些最明亮和最强烈的天体现象的源头。
狭义相对论和广义相对论之间的区别主要表现在以下几个方面:首先,狭义相对论适用于惯性参照系,即没有受到外力作用的参照系。
而广义相对论则适用于包含引力场的非惯性参照系,也就是说包含重力或加速度的参照系。
广义相对论 狭义相对论 区别

广义相对论狭义相对论区别
广义相对论和狭义相对论是关于相对论的两种不同理论。
它们有以下主要区别:
1. 适用范围:狭义相对论适用于惯性系,也就是没有受到外力的参考系。
而广义相对论适用于任意参考系,包括非惯性系。
2. 引力的处理:狭义相对论中没有考虑引力的影响,只涉及到物体在加速度下的运动。
而广义相对论则将引力视为时空的弯曲,引入了引力场的概念,描述了物体在引力场中的运动。
3. 时间和空间的观念:狭义相对论中,时间和空间是统一的,构成了时空的四维结构。
而广义相对论中,时空被看作是弯曲的,存在了引力的概念。
4. 系统的时空结构:狭义相对论中,时空的结构是平直的,即在没有其他物体的情况下是完全平直的。
而广义相对论中,时空的结构是弯曲的,由物质和能量的分布决定。
总的来说,狭义相对论是广义相对论的特例,适用于惯性系的情况,而广义相对论是狭义相对论的进一步发展,不仅适用于惯性系,还适用于任意参考系,同时引入了引力的概念。
牛顿经典力学,狭义相对论和广义相对论的区别

牛顿经典力学,狭义相对论和广义相对论的区别全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:牛顿经典力学是17世纪英国科学家牛顿提出的一套描述物体运动的理论,是经典物理学中最重要的理论之一。
它以三大定律为基础,即牛顿三定律,这些定律描述了物体的运动规律,被广泛应用于多个领域,如工程学、航空航天等。
随着科学的发展和实验数据的积累,牛顿力学在某些情况下已经不能满足对物理现象的描述,这就催生了相对论。
相对论是爱因斯坦在20世纪初提出的一种新的物理学理论,主要包括狭义相对论和广义相对论两部分。
狭义相对论是对运动物体的叙述,其中最著名的是相对论性的质能公式:E=mc²。
相对论在描述高速运动的物体时更为准确,修正了牛顿力学中的一些问题。
而广义相对论则是关于引力的理论,描述了引力如何影响时间和空间的曲率,其中最著名的是黑洞的概念。
那么,牛顿经典力学、狭义相对论和广义相对论之间有哪些区别呢?从描述范围来看,牛顿力学适用于低速运动和小质量物体,而相对论则适用于高速运动和大质量物体。
从基本假设来看,牛顿力学假设时间和空间是绝对的,而相对论假设时间和空间是相对的,取决于观察者的运动状态。
从数学形式来看,牛顿力学是经典的三维向量描述物体的运动,而相对论则采用了四维时空坐标来描述物体的运动。
从应用领域来看,牛顿力学广泛应用于日常生活和工程技术中,而相对论则主要应用于天体物理学和高能物理实验。
牛顿经典力学、狭义相对论和广义相对论各有其适用范围和描述对象,它们在解释物理现象和预测实验结果方面各有侧重点,是物理学中非常重要的理论体系。
科学家们在不断的探索中,相信可以更好地理解这些理论,并将它们应用于更多的领域,推动科学的发展和进步。
第二篇示例:牛顿经典力学,狭义相对论和广义相对论是物理学中三种不同的理论,它们分别描述了不同尺度下的物理现象。
牛顿经典力学是17世纪英国物理学家牛顿提出的一套力学原理,它被认为是经典物理学的基础,并在很长一段时间内被认为是科学世界的主导力学理论。
狭义和广义相对论的几个预言

狭义和广义相对论的几个预言狭义和广义相对论的几个预言一、引言相对论是20世纪物理学的一大革新,由爱因斯坦倡导,并发展成熟。
在广义相对论中,爱因斯坦提出了引力原理并推导出了爱因斯坦场方程,解释了引力作用的机制。
而狭义相对论则是特别处理匀速定向参考系之间的物理定律。
狭义相对论和广义相对论都是相对论原理的重要部分,而且它们都提出了一些极具深度和广度的预言,下面我们就按深度和广度要求来详细讨论这些预言。
二、狭义相对论的预言1. 时间膨胀: 根据狭义相对论,物体的运动速度越快,其时间流逝的速度越慢。
这是相对论中的著名预言之一,也经过实验证实。
2. 质能关系: 狭义相对论是在解释光速不变原理的基础上提出的。
它指出了质量与能量之间的关系,即E=mc^2。
这个公式是爱因斯坦最著名的成就之一。
3. 长度收缩: 根据狭义相对论,当一个物体以接近光速的速度运动时,它的长度沿着运动方向会出现收缩,这就是长度收缩效应。
这个预言也经过实验证实。
三、广义相对论的预言1. 引力透镜效应: 广义相对论预言,引力会扭曲周围的时空,从而使得光线产生偏折,就像透镜一样。
这个预言也经过实验证实,是强有力的支持广义相对论的证据之一。
2. 时间膨胀: 广义相对论也提出了时间膨胀的概念,即引力场的影响会使时间变得缓慢。
这一预言也被多次实验证实。
3. 重力波: 广义相对论指出,当有质量的物体加速运动时,会产生重力波,这是一种振荡的时空扭曲。
科学家们在2016年首次成功探测到重力波,为爱因斯坦的预言提供了有力的证据。
四、总结狭义和广义相对论是相对论物理学中的两大支柱,它们提出了许多深度和广度兼具的预言,并且这些预言都经过了实验证实。
这表明了相对论在描述宇宙中的物理现象方面的巨大成功。
我们应该持续关注相对论的发展,以期更深入地了解宇宙的奥秘。
五、个人观点和理解我个人认为,狭义和广义相对论的预言展现了人类对宇宙的深刻思考和探索。
这些预言不仅是理论的成果,更是实验和观测的验证。
狭义和广义的区别

狭义和广义的区别
区别:
1、广义和狭义之间的区别主要在设置的参照和使用范围上面。
广义和狭义的参照物不同,其使用范围也会随之改变。
2、狭义广义都是“在一定的范围内”的,只是广义所指的“一定范围”更为广泛。
比如狭义相对论的范围是相对静态的三维空间,而广义相对论则延伸到了扭曲空间。
3、定义不同:狭义:专指某种含义,比较具体。
例如狭义相对论;广义:比狭义范围要广,含义更加宽泛。
例如广义相对论。
广义相对论和狭义相对论的共同点则在于两者都是“相对”而
成的,那就是在我们人类思维可以想像到的领域内有效,任何关于物、作用力的解释都不出一个被限定的前提。
广义是由本义而推广原意。
就是不渉及具体概念,只是一个框架,其有确定的抽象概念,但没有确定的形象概念。
由于不渉及具体概念,因此可以和任意具体概念组合形成狭义概念。
例如:说到‘‘技术’’这个词,我们可能会想到科学技术、劳动技术等很多概念,但如果只说‘‘技术’’而不说具体什么技术,那么就没有意义。
在这里技术这个概念就是广义概念,而具体的科学技术等,就是狭义概念。
狭义,就是在系统中设定或区分某一相对狭窄的、片面的、局部的点、面、区域、系统,主要指某一物质系统中具有特殊的、有别于一般的、非普遍的部分。
相对广义而言。
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狭义和广义相对论狭义和广义相对论:[题目]:什么是狭义相对论和广义相对论?[答案解析]:相对论分为广义相对论和狭义相对论:广义相对论的基本概念解释:广义相对论是爱因斯坦继狭义相对论之后,深入研究引力理论,于1913年提出的引力场的相对论理论。
这一理论完全不同于牛顿的引力论,它把引力场归结为物体周围的时空弯曲,把物体受引力作用而运动,归结为物体在弯曲时空中沿短程线的自由运动。
因此,广义相对论亦称时空几何动力学,即把引力归结为时空的几何特性。
如何理解广义相对论的时空弯曲呢?这里我们借用一个模型式的比拟来加以说明。
假如有两个质量很大的钢球,按牛顿的看法,它们因万有引力相互吸引,将彼此接近。
而爱因斯坦的广义相对论则并不认为这两个钢球间存在吸引力。
它们之所以相互靠近,是由于没有钢球出现时,周围的时空犹如一张拉平的网,现在两个钢球把这张时空网压弯了,于是两个钢球就沿着弯曲的网滚到一起来了。
这就相当于因时空弯曲物体沿短程线的运动.所以,爱因斯坦的广义相对论是不存在“引力”的引力理论。
进一步说,这个理论是建立在等效原理及广义协变原理这两个基本假设之上的.等效原理是从物体的惯性质量与引力质量相等这个基本事实出发,认为引力与加速系中的惯性力等效,两者原则上是无法区分的;广义协变原理,可以认为是等效原理的一种数学表示,即认为反映物理规律的一切微分方程应当在所有参考系中保持形式不变,也可以说认为一切参考系是平等的,从而打破了狭义相对论中惯性系的特殊地位,由于参考系选择的任意性而得名为广义相对论。
我们知道,牛顿的万有引力定律认为,一切有质量的物体均相互吸引,这是一种静态的超距作用。
在广义相对论中物质产生引力场的规律由爱因斯坦场方程表示,它所反映的引力作用是动态的,以光速来传递的。
广义相对论是比牛顿引力论更一般的理论,牛顿引力论只是广义相对论的弱场近似.所谓弱场是指物体在引力场中的引力能远小于固有能,力场中,才显示出两者的差别,这时必须应用广义相对论才能正确处理引力问题。
广义相对论在1915年建立后,爱因斯坦就提出了可以从三个方面来检验其正确性,即所谓三大实验验证。
这就是光线在太阳附近的偏折,水星近日点的进动以及光谱线在引力场中的频移,这些不久即为当时的实验观测所证实。
以后又有人设计了雷达回波时间延迟实验,很快在更高精度上证实了广义相对论。
60年代天文学上的一系列新发现:3K微波背景辐射、脉冲星、类星体、X射电源等新的天体物理观测都有力地支持了广义相对论,从而使人们对广义相对论的兴趣由冷转热。
特别是应用广义相对论来研究天体物理和宇宙学,已成为物理学中的一个热门前沿。
爱因斯坦一直把广义相对论看作是自己一生中最重要的科学成果,他说过,“要是我没有发现狭义相对论,也会有别人发现的,问题已经成熟。
但是我认为,广义相对论不一样。
”确实,广义相对论比狭义相对论包含了更加深刻的思想,这一全新的引力理论至今仍是一个最美好的引力理论。
没有大胆的革新精神和不屈不挠的毅力,没有敏锐的理论直觉能力和坚实的数学基础,是不可能建立起广义相对论的。
伟大的科学家汤姆逊曾经把广义相对论称作为人类历史上最伟大的成就之一。
狭义相对论:狭义相对论是建立在四维时空观上的一个理论,因此要弄清相对论的内容,要先对相对论的时空观有个大体了解。
在数学上有各种多维空间,但目前为止,我们认识的物理世界只是四维,即三维空间加一维时间。
现代微观物理学提到的高维空间是另一层意思,只有数学意义,在此不做讨论。
四维时空是构成真实世界的最低维度,我们的世界恰好是四维,至于高维真实空间,至少现在我们还无法感知。
一把尺子在三维空间里(不含时间)转动,其长度不变,但旋转它时,它的各坐标值均发生了变化,且坐标之间是有联系的。
四维时空的意义就是时间是第四维坐标,它与空间坐标是有联系的,也就是说时空是统一的,不可分割的整体,它们是一种”此消彼长”的关系。
四维时空不仅限于此,由质能关系知,质量和能量实际是一回事,质量(或能量)并不是独立的,而是与运动状态相关的,比如速度越大,质量越大。
在四维时空里,质量(或能量)实际是四维动量的第四维分量,动量是描述物质运动的量,因此质量与运动状态有关就是理所当然的了。
在四维时空里,动量和能量实现了统一,称为能量动量四矢.另外在四维时空里还定义了四维速度,四维加速度,四维力,电磁场方程组的四维形式等。
值得一提的是,电磁场方程组的四维形式更加完美,完全统一了电和磁,电场和磁场用一个统一的电磁场张量来描述。
四维时空的物理定律比三维定律要完美的多,这说明我们的世界的确是四维的.可以说至少它比牛顿力学要完美的多.至少由它的完美性,我们不能对它妄加怀疑。
相对论中,时间与空间构成了一个不可分割的整体——四维时空,能量与动量也构成了一个不可分割的整体——四维动量。
这说明自然界一些看似毫不相干的量之间可能存在深刻的联系.在今后论及广义相对论时我们还会看到,时空与能量动量四矢之间也存在着深刻的联系。
物质在相互作用中作永恒的运动,没有不运动的物质,也没有无物质的运动,由于物质是在相互联系,相互作用中运动的,因此,必须在物质的相互关系中描述运动,而不可能孤立的描述运动。
也就是说,运动必须有一个参考物,这个参考物就是参考系。
伽利略曾经指出,运动的船与静止的船上的运动不可区分,也就是说,当你在封闭的船舱里,与外界完全隔绝,那么即使你拥有最发达的头脑,最先进的仪器,也无从感知你的船是匀速运动,还是静止。
更无从感知速度的大小,因为没有参考。
比如,我们不知道我们整个宇宙的整体运动状态,因为宇宙是封闭的。
爱因斯坦将其引用,作为狭义相对论的第一个基本原理:狭义相对性原理.其内容是:惯性系之间完全等价,不可区分。
著名的麦克尔逊--莫雷实验彻底否定了光的以太学说,得出了光与参考系无关的结论。
也就是说,无论你站在地上,还是站在飞奔的火车上,测得的光速都是一样的。
这就是狭义相对论的第二个基本原理,光速不变原理。
由这两条基本原理可以直接推导出相对论的坐标变换式,速度变换式等所有的狭义相对论内容。
比如速度变幻,与传统的法则相矛盾,但实践证明是正确的,比如一辆火车速度是10m/s,一个人在车上相对车的速度也是10m/s,地面上的人看到车上的人的速度不是20m/s,而是(20-10^(-15))m/s左右。
在通常情况下,这种相对论效应完全可以忽略,但在接近光速时,这种效应明显增大,比如,火车速度是0.99倍光速,人的速度也是0.99倍光速,那么地面观测者的结论不是1.98倍光速,而是0.999949倍光速.车上的人看到后面的射来的光也没有变慢,对他来说也是光速。
因此,从这个意义上说,光速是不可超越的,因为无论在那个参考系,光速都是不变的。
速度变换已经被粒子物理学的无数实验证明,是无可挑剔的.正因为光的这一独特性质,因此被选为四维时空的唯一标尺。
来源:百度教育扩展资料:狭义相对论:我们先从狭义相对论说起,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。
具体来说,牛顿的理论认为,速度可以不断地进行叠加,没有上限,只要你加得上去就行。
可是,麦克斯韦方程得出的光速是一个固定值,似乎暗示着光速无论在什么惯性坐标系下都是一样的。
要知道,我们在使用牛顿力学时,是需要先选定参考坐标的。
因此,科学家就在思考,是不是存在一个奇怪的坐标系,让光速一直保持一个速度,它们管这个叫做以太。
于是,一群科学家就拼了命地去找“以太”,然后他们接二连三地失败了。
后来,26岁的爱因斯坦提出了狭义相对论。
有人说他高举了奥卡姆剃刀原理才成功的,这个奥卡姆剃刀原理大意是:如无必须勿增实体。
翻译过来就是,咋简单咋来。
既然光速是不变的,那为啥还要假设“以太”?于是,爱因斯坦就以“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。
而这里的相对性原理,说白了就是经典物理学的老套路,在研究运动时,需要先选个惯性参考系。
通过这两条假设,爱因斯坦出了很多奇葩的结论,比如:时间膨胀。
说的是,如果你想对于我高速运动,那我看你的时间就会变慢,这种变慢可以理解成,如果你在高速的飞船里做操,那我这里看到的就是你在慢动作做操。
而你自己其实感觉到的时间是正常流逝。
所以,是以我参考系看你时间膨胀了。
如果你也看到,你也会发现我的时间也变慢了,因为我想对于你也是在高速运动的。
除了时间膨胀,还有尺缩效应,其实说的是如果你相对于我高速运动,那你的尺寸会缩短。
你会发现,为什么要么和时间,要么和长度(空间)有关,这其实就和狭义相对论要统一的对象有关,狭义相对论统一了时间和空间。
爱因斯坦认为时间和空间并不是分离的两个物理量,它们会受到运动的影响。
所以,我们要把它们结合起来研究,并称为时空。
由于我们生活在三维的空间内,所以也可以叫做三维时空。
而光速则是三维时空的一个特殊属性,描述了两个事件之间的时空间隔。
说得直白点就是,你看到镜子里的自己永远都是过去的自己,因为这里要经历跑光到镜面再跑回来,所以过去影响现在,现在影响未来,在光能跑到的范围内,都会影响到未来,有一句很文艺的话就是:光锥即命运。
说的就是这道理。
广义相对论:其实狭义相对论还有质能等价的部分,说的是运动也会影响到质量和能量,不过这并不是我们这次的重点。
我们先来说说广义相对论,广义相对论被很多人认为是描述引力的一个理论。
说的是引力的本质是时空的弯曲。
地球之所以会绕着太阳转,就是因为太阳弯曲了周围的时空。
而地球是沿着时空的测地线在运动。
这个测地线其实就是时空内的“直线”,两点之间的最短路径,如果一个物体不收任何外力都会沿着测地线运动。
(我们把视角降维到二维上看,就是下面这样。
)狭义相对论和广义相对论的区别:之前也说到,是很多人认为广义相对论是用来解释引力的。
实际上,我们只能说这是顺手解决了引力。
这其实就会涉及到狭义相对论和广义相对论的区别。
在讲狭义相对论时,我们总在说“惯性参考系”,为什么呢?其实狭义相对论描述的三维时空是平直的三维时空,也就是没有弯曲的时空(我们也可以说这是曲率为0的时空),在这样的时空内,光都是沿着直线在运动的,不带拐弯的。
至于广义相对论,其实你应该也猜到了,它描述的是弯曲的时空的,也就是非惯性参考系。
所以,狭义相对论和广义相对论最本质的区别就在于时空是不是弯的。
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之间的物理定律,后者则推广到具有加速度的参照系中,并在等效原理的假设下,广泛应用于引力场中。
相对论的研究发现,使人类对宇宙和自然的常识性概念产生了翻天覆地的变化,'弯曲时空'、'四维时空'等一系列的全新概念刷新了全人类对时、空间的认知。