关于时间和空间,相对论是如何两次颠覆人类认知的?

作者&投稿:穆振 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
~ 大约在100年前,自人类文明诞生以来,根深蒂固的人类时空观首次被刷新了。在过去,人们的观念中,空间与时间是彼此独立互不相干的,这是从自我意识和智慧诞生以来,人们就认识到的世界,从来没有被怀疑过,直到上世纪初,一位刚毕业的物理博士生爱因斯坦用狭义相对论完全颠覆了人类数千年的时空观。他是第一个,但也许不是最后一个。


爱因斯坦

爱因斯坦掀起的第一场颠覆是狭义相对论。他告诉人们时间和空间是统一的,而时间尺度和空间尺度都是相对的,没有一个绝对的标准,只有时空这个整体是绝对的。

在狭义相对论发表两年以后,爱因斯坦的大学数学老师闵可夫斯基建立了一个称为闵可夫斯基空间的时空坐标系,直观地向人们呈现相对论的时空——一个真实的时空。由于时间和空间的坐标关系,时间和空间将此消彼长,即我们平常听到的相对论效应:时间膨胀和空间收缩(尺缩)。


闵可夫斯基空间的时空坐标

这在闵可夫斯基空间坐标系里可以非常直观地表现出来,当把空间从三维简化为一维,与时间的一维组成一个二维的平面直角坐标系,时间膨胀和空间收缩就显而易见了。当你在时空坐标里以匀速直线运动,那么当你把这种运动在坐标图里标注出来就会发现,你在空间轴上位移越大,在时间轴上位移就越小;反之你在空间轴上位移越小,则在时间轴上位移越大。

由于闵可夫斯基的贡献,多数物理学家很快就接受了狭义相对论的颠覆。(至于普通人,嗯,慢慢来…)

你以为这就完了?你太天真了……

才过了十年,语不惊人死不休的爱因斯坦又搞出了一个更加毁三观的理论:广义相对论。理论的中心思想是:时间和空间都是弯的!


广义相对论所描述的空间弯曲

这比狭义相对论的时间空间相对性更加让人无法接受,而这时闵可夫斯基老师已经魂归天国了,没人再帮爱因斯坦科普了……其实就算闵可夫斯基老师活着大概也帮不上忙了……

因为实际上广义相对论本身就建立在一套已有的几何的基础上,就是天才数学家黎曼建立的黎曼几何。但这套几何太难太抽象了,不像闵可夫斯基空间那么简单直观,别说一般人了,当时很多物理学家都没法搞懂它。因此当时有个梗:有记者在采访首个通过日全食观测验证广义相对论预言的空间弯曲的天文、物理学家爱丁顿时说:“据说全世界只有三个人能搞懂广义相对论”,爱丁顿非常装逼地眉头一皱“我想知道那第三个人是谁”……只有三个人懂广义相对论这当然不会是真的,那时广义相对论已经提出有三、四年了,只有三个人懂真当那些物理大牛是吃大排档的吗?但爱丁顿敢这样装逼证明广义相对论真的很难。


带宇宙常数的引力场方程和空间弯曲

关键是它用数学语言——黎曼几何所描述的空间弯曲根本没人能直观地想象,连空间想象能力爆表的爱因斯坦本人都曾表示自己想象不出空间弯曲是什么样的……可想而知这在人类理解宇宙上是多大的颠覆。因此无论是在科学界还是在普通民众中,理解和接受广义相对论都比狭义相对论困难得多,爱因斯坦在非常有限的条件下发现这个颠覆性的理论是非常了不起的,仅凭此一项成就,他就足以位列史上最伟大物理学家第二,仅次于满身是挂的牛逼顿。



在相对论中时间和空间会发生变化,时间和空间也会出现倒流现象,这和人类的认知是非常不同的。

根据这个理论,我们知道时间是不存在的,空间也是可以扭曲的,我觉得这个理论的发现者很厉害。

爱因斯坦运气发功将微元d约掉提出了著名的光速不变原理(x=ct,x'=ct',位置等于速度乘时刻),然后进入四维时空,开启了颠覆人类认知的进程

第一次是相对论指出了时间可以在光速下变短的事实,第二次是空间长度也可以在光速下变长的事实


时间和空间有哪些联系,两者能互相转化吗?
时间和空间有联系。绝对时空观,意思是说他们两个没有联系的,绝对时空观是由牛顿提出来的,后来爱因斯坦和霍金等人提出了相对时空观,就是说两者具备一定的联系,在一定范围之内改变空间可以影响时间。比如说现在这个空间的引力不断增强大到无限的那种程度,那这个时候这个空间中时间的流动速度也会降低,至少...

爱因斯坦相对论里的时间与空间的关系
相对论认为超光速可以让时光倒流,因为空间是静止的,有了时间维度之后我们周围的一切才能动起来,而时空穿梭则需要找到两个时空的临界点。“时间”内涵是无尽永前;外延是各时刻顺序或各有限时段长短的测量数值。“空间”内涵是无界永在,外延是各有限部份空间相对位置或大小的测量数值。由于爱因斯坦定义的...

相对论最简单的解释
相对论最简单的解释是:时间和空间是相互关联、相互影响的。在高速运动或重力环境下,时间和空间的变化是不可避免的。1.狭义相对论的基本概念 狭义相对论是爱因斯坦提出的一种新的物理学理论,它断言时间和空间是相互关联的,变化的速度与位置、观察者的状态有关。同时,狭义相对论还提出了著名的“相对性...

时空是绝对的还是相对的
时空是相对的理论:1、相对性的时空 时空的相对性意味着时间和空间并不是绝对的,而是取决于观察者的参考系和相对于其他物体的运动状态。这意味着,不同的观察者可能会对同一事件的时间和空间有不同的观察结果。例如,在双生子佯谬中,一个观察者可能会认为另一个人在高速飞行的情况下衰老得更快,而...

时间和空间的含义
2、测量方式不同:时间的测量通常是通过钟表、日历等计时工具来进行的,而空间的测量则是通过长度、宽度、高度等物理量来进行的。3、运动状态不同:时间是永恒运动的,无论在哪里,时间都在不断地流逝。而空间则可以处于静止状态,即物体可以在空间中保持静止。4、相对性不同:时间和空间都具有相对性。

时间和空间的含义
空间是描述物体位置和尺寸的概念。在物理学中,空间是三维的,并且通常使用笛卡尔坐标系来描述物体在空间中的位置。空间可以存在于不同的尺度上,从微观的量子尺度到宏观的天体尺度。同时,根据广义相对论的观点,空间也可以受到引力场影响而发生弯曲。时间和空间基本关系 1、内涵关系 时、空、质在内涵上是...

时间和空间成什么比例
一般意义上讲,时间是物质存在的“持续”属性,空间是物质存在的“广延”属性。他们都是物质存在的属性,它们的关系不是简单的比例关系也不是简单的转换关系。他们之间的关联是以物质为媒介的,时间和空间都是相对的,对于不同的惯性系来说,时间和空间的尺度是不一样的,他们都会因运动和引力而发生改变...

时间和空间是什么
空间则是我们周围存在的场所,是物质存在的广延性和分布状态的描述。我们可以感知到的三维世界,包括长度、宽度和高度,就是我们生活的空间。空间是相对的,它的存在依赖于物体的位置和移动。在物理学中,空间可以是扭曲的、弯曲的或平坦的,这取决于物质和能量的分布和引力场的影响。时间和空间紧密相连,...

时间和空间有什么关系
时空弯曲:质量和能量会使时空产生弯曲,这就是通常所说的引力。大质量的物体会弯曲周围的时空,从而产生了引力场。相对论:狭义相对论和广义相对论是爱因斯坦的两个相对论理论,它们描述了时间和空间如何相对于不同的观察者而变化。光速不变原理:根据狭义相对论,光在真空中的速度是一个恒定值,与观察...

爱因斯坦为什么说时间或根本不存在?
所以时间本身就是一个相对而又抽象的存在。总的来说,时间本身就是抽象的,而且也必须依赖于空间的存在,如果没有了空间,那么时间也不复存在,另一方面,时间这一概念来源于人类的认知,从某种意义上来讲,不同生物的时间概念不一样,可能也是活在不一样的时空之中。

大城县18964665925: 爱因斯坦相对论中,关于时间跟空间重叠扭曲那一段谁能解释一下? -
仰哑羚羊: 爱因斯坦的相对论中,所用的时间已经不是经典力学中的时间了,而是光时间ct,这样才能使时间与直角坐标系中的量纲一致,也就可以混淆概念了. √(x^2+y^2+z^2)= c*Δt]这是爱因斯坦把方程的前后连在一起的.也是它推导出爱因斯坦公式的...

大城县18964665925: 如何用爱因斯坦的广义相对论来解释时间与空间的关系 -
仰哑羚羊: 爱因斯坦的理论说空间和时间都不是绝对的,看你的运动方式而定.因此称为相对(空间及时间)理论.可是整个相对论就建立在一些绝对性的原理上:光速是速度的绝对上限,不得超过.另一个绝对 性的原理是,加速与引力绝对等效.

大城县18964665925: 相对论如何揭示空间与时间的辩证关系 -
仰哑羚羊: 相理论说空间和时间都不是绝对的,看你的运动方式而定.因此称为相对(空间及时间)理论.可是整个相对论就建立在一些绝对性的原理上:光速是速度的绝对上限,不得超过.另一个绝对性的原理是加速与引力绝对等效.

大城县18964665925: 广义相对论证明了 物质高速时空怎样弯曲 -
仰哑羚羊: 爱因斯坦广义相对论:物质告诉时空如何弯曲,而时空告诉物质如何运动,大致就是:时间和空间会受到物质的引力而扭曲(压缩),但不是空间扭曲了就是物质;离开物质就不能谈空间和时间,时空不能脱离物质而单独存在;而物质的运动也只能在时空中!

大城县18964665925: 关于霍金的《时间简史》中的关于相对论变革我们时间和空间观念的一段话 -
仰哑羚羊: 如果观察者在运动,那么在牛顿理论里,当然会不一样了,光走的路程 每个观察者都有自己的结果. 而实际上光速是不变的,无论你是如何运动,光速总是每秒三十万公里.所以在相对论里,任何参考系都是等价的,这就是和牛顿理论的最大区别,时间和空间是相对的.

大城县18964665925: 爱因斯坦是怎样解释相对论和时间概念? -
仰哑羚羊: 相对论是用来解释运动速度接近测量速度时会发生什么现象的.因速度是相对的,因此各种测量速度,都有相对接近的情况出现,所以称其为相对论. 爱因斯坦的相对论是为解释高速运动的粒子,运动规律不符合牛顿定律,而符合洛伦兹规律的...

大城县18964665925: 关于时间与空间的关系???? -
仰哑羚羊: 根据爱因斯坦相对论的原理,时间与空间是存在在关系的. 相对论的一个同等卓越的成果是,它变革了我们对空间和时间的观念.在牛顿理论中,如果有一光脉冲从一处发到另一处,(由于时间是绝对的)不同的观测者对这个过程所花的时间不...

大城县18964665925: 时间与空间的关系 -
仰哑羚羊: 在相对论中,时间和空间的相互调节是为了保持光速的不变,这就是著名的光速不变原理.空间的扭曲程度也会影响时间,空间被扭曲的越严重,时间会变的越慢,具体原因是:在物体,某一天体上,万有引力实质上是空间扭曲造成的,也就是说引力本质上是空间扭曲,由于相对论里说:靠近质量越大的物体(质量越大,物体间的引力越大),时间会越慢,又因为引力本质上是空间扭曲造成的,所以得到结论:空间扭曲越严重的位置,时间相对就越慢.精华:空间和时间的调节是为了保持光的绝对性质.我的QQ里有相关的视频,如果你有兴趣看,应该会对你的时空观更完善.有兴趣加我的群,里面学霸多多:368838621

大城县18964665925: 爱因斯坦的广义相对论中时间与空间是怎样的一个概念? -
仰哑羚羊: 【狭义相对论】 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可见...

大城县18964665925: 爱因斯坦相对论里的时间与空间的关系 -
仰哑羚羊: 相对论认为超光速可以让时光倒流,因为空间是静止的,有了时间维度之后我们周围的一切才能动起来,而时空穿梭则需要找到两个时空的临界点.“时间”内涵是无尽永前;外延是各时刻顺序或各有限时段长短的测量数值.“空间”内涵是无...

本站内容来自于网友发表,不代表本站立场,仅表示其个人看法,不对其真实性、正确性、有效性作任何的担保
相关事宜请发邮件给我们
© 星空见康网