什么是狭义相对论
1905年,出生于德国的美籍物理学家阿尔伯特·爱因斯坦(1879——1955)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(特定观察)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,这个理论形成了一个著名的公式:E=MC2,也就是能量(E)等于质量(M)乘以光速(C)的平方。
相对时间
狭义相对论认为时间不是绝对的(即固定不变的)。爱因斯坦指出,随着物体(观察者所见到的)线性运动速度的加快,时间会变慢。使用同步原子钟已证实了这个结论的正确性,将一个钟表留在地面上,而携带另一个以很快速度移动(如在喷气式飞机上),随后进行比较,静止的钟表总比另一个稍微快一点。
相对长度
爱尔兰物理学家乔治·佛兹杰拉德(1851——1901)提出,物质会在运动的方向上收缩(缩小),这意味着根据一个静止观察者的观点,一枚以接近光线运行的火箭所表现出的长度会比它静止时更短,尽管乘坐火箭的人看来并没有什么两样。爱因斯坦指出,任何物体以光速运动时,其长度将会缩短为零。
时空
爱因斯坦发表他的相对论二百年前,英国物理学家艾萨克·牛顿(1643——1727)提出时间和空间都是绝对的,空间和时间是完全分开的。然而,在相对论数学中,时间和三维空间——长、宽和高,一起构成一个四维空间框架,叫做时空关联集。
质量和能量
爱因斯坦从他的狭义相对论中推导出等式E=MC2(这里E是能量,M是质量,C是恒定的光速),他用这个等式解释了质量和能量是等价的。现在认为,质量和能量是同一种物质的不同形式,称为质能。例如,如果一个物体的能量减少了一定量E,则它的质量也减少等于MC2的量,然而,质能不会消失,只不过以另一种形式被释放,它叫辐射能量。
伽利略相对性原理 经典物理学是从否定亚里士多德的时空观开始的。 当时曾有一场激烈的争论。赞成哥白尼学说的人主张地球在运动,维护亚里士多德-托勒密体系的人则主张地静说。地静派有一条反对地动说的强硬理由:如果地球是在高速地运动,为什么在地面上的人一点也感觉不出来呢?这的确是不能回避的一个问题。
1632年,伽利略出版了他的名著《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。书中那位地动派的“萨尔维阿蒂”对上述问题给了一个彻底的回答。他说:“把你和一些朋友关在一条大船甲板下的主舱里,让你们带着几只苍蝇、蝴蝶和其他小飞虫,舱内放一只大水碗,其中有几条鱼。然后,挂上一个水瓶,让水一滴一滴地滴到下面的一个宽口罐里。船鱼向各个方向随便游动,水滴滴进下面的罐口,你把任何东西扔给你的朋友时,只要距离相等,向这一方向不必比另一方向用更多的力。你双脚齐跳,无论向哪个方向跳 过的距离都相等。当你仔细地观察这些事情之后,再使船以任何速度前进,只要运动是匀速,也不忽左忽右地摆动,你将发现,所有上述现象丝毫没有变化。你也无法从其中任何一个现象来确定,船是在运动还是停着不动。即使船运动得相当快,你跳向船尾也不会比跳向船头来得远。虽然你跳到空中时,脚下的船底板向着你跳的相反方向移动。你把不论什么东西扔给你的同伴时,不论他是在船头还是在船尾,只要你自己站在对面,你也并不需要用更多的力。水滴将象先前一样,滴进下面的罐子,一滴也不会滴向船尾。虽然水滴在空中时,船已行驶了许多柞(为大指尖到小指尖伸开之长,通常为九英寸,是古代的一种长度单位)。鱼在水中游向水碗前部所用的力并不比游向水碗后部来得大;它们一样悠闲地游向放在水碗边缘任何地方的食饵。最后,蝴蝶和苍蝇继续随便地到处飞行,它们也决不会向船尾集中,并不因为它们可能长时间留在空中,脱离开了船的运动,为赶上船的运动而显出累的样子。”
萨尔维阿蒂的大船道出一条极为重要的真理,即:从船中发生的任何一种现象,你是无法判断船究竟是在运动还是停着不动。现在称这个论断为伽利略相对性原理。
用现代的语言来说,萨尔维阿蒂的大船就是一种所谓惯性参考系。就是说,以不同的匀速运动着而又不忽左忽右摆动的船都是惯性参考系。在一个惯性系中能看到的种种现象,在另一个惯性参考系中必定也能无任何差别地看到。亦即,所有惯性参考系都是平权的、等价的。我们不可能判断哪个惯性参考系是处于绝对静止状态,哪一个又是绝对运动的。
伽利略相对性原理不仅从根本上否定了地静派对地动说的非难,而且也否定了绝对空间观念(至少在惯性运动范围内)。所以,在从经典力学到相对论的过渡中,许多经典力学的观念都要加以改变,唯独伽利略相对性原理却不仅不需要加以任何修正,而且成了狭义相对论的两条基本原理之一。
狭义相对论的两条原理 1905年,爱因斯坦发表了狭义相对论的奠基性论文《论运动物体的电动力学》。关于狭义相对论的基本原理,他写道: “下面的考虑是以相对性原理和光速不变原理为依据的,这两条原理我们规定如下:
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c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。”
其中第一条就是性原理,第二条是光速不变性。整个狭义相对论就建筑在这两条基本原理上。
爱因斯坦的哲学观念是,自然界应当是和谐而简单的。的确,他的理论常有一种引人注目的特色:出于简单而归于深奥。狭义相对论就是具有这种特色的一个体系。狭义相对论的两条基本原理似乎是并不难接受的“简单事实”,然而它们的推论却根本地改变了牛顿以来物理学的根基。
后面我们将开始这种推论。
狭义相对论是A。爱因斯坦创立的理论,主要内容是依据两个公设与一个变换。
一个变换是洛仑兹变换(不同惯性系之间的变换必须是loretz变换)。
两个公设是:相对性原理(就是:物理定律在一切惯性系中都相同。)与光速不变原理(就是:光在真空中总有确定速度,与观察者或光源的运动无关)。
从而有四个推论(运动的尺变短;运动的钟变慢;光子的静质量为零;物质不可能超过光速)和三个关系式(速度合成公式;质量速度公式;质能关系式)。
狭义相对论(Special
Theory
of
Relativity)是A.爱因斯坦在1905年发表的题为
《论动体的电动力学》一文中提出的区别于牛顿时空观的新的平直时空理论。“狭义”表示它只适用于惯性参考系。这个理论的出发点是两条基本假设:狭义相对性原理和光速不变原理。理论的核心方程式是洛伦兹变换(群)(见惯性系坐标变换)。狭义相对论预言了牛顿经典物理学所没有的一些新效应(相对论效应),如时间膨胀
、长度收缩、横向多普勒效应、质速关系、质能关系等。
什么是相对论?
什么是狭义相对论(图文)
狭义相对论是由爱因斯坦、洛仑兹和庞加莱等人创立的时空理论,是对牛顿时空观的拓展和修正。牛顿力学是狭义相对论在低速情况下的近似。狭义相对论是仅描述平直线性的时空的相对论理论。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...
狭义相对论的概念
狭义相对论是由爱因斯坦、洛仑兹和庞加莱等人创立的时空理论,是对牛顿时空观的拓展和修正。牛顿力学是狭义相对论在低速情况下的近似。背景伽利略变换与电磁学理论的不自洽 到19世纪末,以麦克斯韦方程组为核心的经典电磁理论的正确性已被大量实验所证实,但麦克斯韦方程组在经典力学的伽利略变换下不具有协...
什么事狭义相对论?
爱因斯坦的相对论是为解释接近光速高速运动的粒子,运动规律不符合牛顿定律,而符合洛伦兹规律的原因而发现。为此他做了两条假设:不同参照系的运动规律,存在相同的数学形式;光速在不同参照系中相同。狭义相对论讲惯性系中存在相对论效应。爱因斯坦由算式推导出钟慢、尺缩、空间弯曲等结果,与传统定义不同...
什么是狭义相对论
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...
什么是狭义相对论
狭义相对论 1905年,出生于德国的美籍物理学家阿尔伯特·爱因斯坦(1879——1955)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(特定观察)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,这个...
什么是狭义相对论
洛伦兹变换是狭义相对论中最基本的关系,狭义相对论的许多新的效应和结论都可从洛伦兹变换中直接得出,它表明时间和空间具有不可分割的联系。当速度远小于光速 ,即v玞时,洛伦兹变换退化为伽利略变换,经典力学是相对论力学的低速近似。同时性的相对性 在某个惯性系中看来异地发生的两个事件是同时的...
爱因斯坦的“广义相对论”和“狭义相对论”分别是什么?
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 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...
什么是狭义相对论
狭义相对论 狭义相对论是由物理学家爱因斯坦提出的一种革命性的理论,它描述了物体在接近光速运动时的物理现象和规律。该理论的核心思想在于,光速在任何惯性参考系中都是恒定不变的,同时强调了时间和空间是相互关联的连续物理量,统称为时空结构。简而言之,狭义相对论通过重新定义时间和空间的观念,重新...
狭义相对论和广义相对论是什么有哪些区别
3.引力来源不同:狭义相对论中没有具体考虑引力的来源,而广义相对论中则认为质量和能量会改变时空结构,形成引力场。总体来说,狭义相对论是广义相对论的特殊情况,广义相对论是狭义相对论的推广和发展。狭义相对论主要考虑相对静止和匀速直线运动的参考系之间的相对论效应,而广义相对论进一步考虑了重力、...
狭义相对论和广义相对论是什么?
狭义相对论(Special Theory of Relativity)是阿尔伯特·爱因斯坦在1905年发表的题为 《论动体的电动力学》一文中提出的区别于牛顿时空观的新的平直时空理论。“狭义”表示它只适用于惯性参考系。这个理论的出发点是两条基本假设:狭义相对性原理和光速不变原理。理论的核心方程式是洛伦兹变换(群)(见...
纵费特非: 狭义相对论就是 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...
遵义县19189925454: 狭义相对论是什么我有一个同学说这是没有被证实的推论.是不是这样的? - ?
纵费特非:[答案] 狭义相对论是由爱因斯坦在洛仑兹和庞加莱等人的工作基础上创立的时空理论,是对牛顿时空观的拓展和修正.爱因斯坦以光速不变原理出发,建立了新的时空观.进一步,闵科夫斯基为了狭义相对论提供了严格的数学基础,从而将该理论纳入到带有...
遵义县19189925454: 狭义相对论到底是什么?举一些生活中的例子,那样更容易明白… - ?
纵费特非:[答案] 爱因斯坦狭义相对论 相对论是20世纪物理学史上最重大的成就之一,它包括狭义相对论和广义相对论两个部分,狭义相对论变革了从牛顿以来形成的时空概念,提示了时间与空间的统一性和相对性,建立了新的时空观.广义相对论...
遵义县19189925454: 什么是狭义相对论,什么又是广义相对论?解释力求简洁! - ?
纵费特非: 狭义相对论是由爱因斯坦,洛仑兹和庞加莱,闵可夫斯基等人创立的,应用在惯性参考系下的时空理论.也是对牛顿时空观的拓展和修正.按照狭义相对论而言,物体运动时质量会随着物体运动速度增大而增加(质速关系),同时,空间和时间...
遵义县19189925454: 什么是《狭义相对论》? - ?
纵费特非: 狭义相对论的概念马赫和休谟的哲学对爱因斯坦影响很大.马赫认为时间和空间的量度与物质运动有关.时空的观念是通过经验形成的.绝对时空无论依据什么经验也不能把握.休谟更具体的说:空间和广延不是别的,而是按一定次序分布的...
遵义县19189925454: 什么叫狭义相对论??
纵费特非: 狭义相对论就是以惯性参考系为参考系而对物体的运动等物理量进行分析、研究的理论.狭义相对论中有两条基本原理:一、一切物理定律在惯性参考系都是适用的二、光速不变原理:在任何惯性参考系中光相对参考系运动的速度都是相同的....
遵义县19189925454: 狭义相对论是什么 - ?
纵费特非: 狭义相对论基本原理: 我们日常所采用的物理体系是牛顿体系,其基本速度合成公式(即不同坐标系间的变换法则)是伽利略创造的,即速度的简单几何合成法则(就是你说的10+10=20). 但是,他的理论仅是低速下面的一种近似理论,在高...
遵义县19189925454: 什么是狭义相对论?
纵费特非: 狭义相对论就是阿尔伯特*爱因斯坦提出来 童叟无欺的理论. 已经被试验证明了,至今没有发现与之相矛盾的案例.
遵义县19189925454: 什么是狭义相对论呢??
纵费特非: 狭义相对论为爱因斯坦所提出的理论,这个理论的发展不但颠覆了物理学的研究方式,并且对于绝对时间的概念造成冲击.狭义相对论的大名,也许大家都听过了,不过我想大多数的人,都只知道E=mc2这个质能互变公式,而不知道狭义相对论...