帮我解释一下“狭义相对论”和“广义相对论”!!!
相对论
相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由爱因斯坦创立,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光速不变原理,相对性原理和等效原理。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。奠定了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条件下的物体。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。相对论极大的改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念,提出了“同时的相对性”,“四维时空”“弯曲空间”等全新的概念。
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,并不存在绝对的空间和时间。在狭义相对论中,整个时空仍然是平直的、各向同性的和各点同性的,这是一种对应于“全局惯性系”的理想状况。狭义相对论将真空中光速为常数作为基本假设,结合狭义相对性原理和上述时空的性质可以推出洛仑兹变换。
广义相对论
广义相对论是爱因斯坦(Albert Einstein)在1915年发表的理论。爱因斯坦提出“等效原理”,即引力和惯性力是等效的。这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上(目前实验证实,在10-12的精确度范围内,仍没有看到引力质量与惯性质量的差别)。根据等效原理,爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理,即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。物体的运动方程即该参考系中的测地线方程。测地线方程与物体自身故有性质无关,只取决于时空局域几何性质。而引力正是时空局域几何性质的表现。物质质量的存在会造成时空的弯曲,在弯曲的时空中,物体仍然顺着最短距离进行运动(即沿着测地线运动——在欧氏空间中即是直线运动),如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动,实际是绕着太阳转,造成引力作用效应。正如在弯曲的地球表面上,如果以直线运动,实际是绕着地球表面的大圆走。
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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。
狭义相对论
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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,并不存在绝对的空间和时间。在狭义相对论中,整个时空仍然是平直的、各向同性的和各点同性的,这是一种对应于“全局惯性系”的理想状况。狭义相对论将真空中光速为常数作为基本假设,结合狭义相对性原理和上述时空的性质可以推出洛仑兹变换。
广义相对论
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广义相对论是爱因斯坦(Albert Einstein)在1915年发表的理论。爱因斯坦提出“等效原理”,即引力和惯性力是等效的。这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上(目前实验证实,在10 − 12的精确度范围内,仍没有看到引力质量与惯性质量的差别)。根据等效原理,爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理,即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。物体的运动方程即该参考系中的测地线方程。测地线方程与物体自身故有性质无关,只取决于时空局域几何性质。而引力正是时空局域几何性质的表现。物质质量的存在会造成时空的弯曲,在弯曲的时空中,物体仍然顺着最短距离进行运动(即沿着测地线运动——在欧氏空间中即是直线运动),如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动,实际是绕着太阳转,造成引力作用效应。正如在弯曲的地球表面上,如果以直线运动,实际是绕着地球表面的大圆走。
爱因斯坦在公园里,在两颗数中间来回走,想走的速度不变怎么能更快或更慢到另一颗树呢?答案就是:两颗树之间的距离变。回实验室后就出来了相对论。空间弯曲,长度变短等,你还小,估计明白不了,推荐你看看霍金的《时间简史》,很好玩的
什么是狭义相对论
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,重新解释了力学规...
狭义相对论的具体解释?
狭义相对论的产生 狭义相对论是在光学和电动力学实验同经典物理学理论相矛盾的激励下产生的。19世纪末到20世纪初,人们发现了不少同经典物理学理论相抵触的事实。①运动物体的电磁感应现象。例如一个磁体和一个导体之间的电动力的相互作用现象,表现出运动的相对性──无论是磁体运动导体不动,还是导体运动磁体不动,其...
什么叫狭义相对论
是因为在那个时代对引力的解释很困难。狭义相对论是一种没有引力的理想情况下存在的,也就是指时空是平直的。这与广义相对论的引力理论相冲突。但是广义相对论在平直时空就自然而然退化成了狭义相对论。
谁能解释一下狭义相对论
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的基本内容, 让我们叙述一下狭义相对论的基本假设吧.狭义相对论包括的基...
求狭义相对论通俗解释
狭义相对论已经成为现代物理理论的基础之一:一切微观物理理论(如基本粒子理论)和宏观引力理论(如广义相对论)都满足狭义相对论的要求。这些相对论性的动力学理论已经被许多高精度实验所证实。狭义相对论不仅包括如时间膨胀等一系列推论,而且还包括麦克斯韦-赫兹方程变换等。狭义相对论需要使用引入张量的数学...
谁能解释一下狭义相对论?
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...
解释一下爱恩斯坦的狭义相对论(详细)
质能关系 狭义相对论最重要的预言是物体的能量E和质量m有当量关系,E=mc2。与物体静质量m0相联系的能量E0=m0c2。质能关系是核能释放的理论基础。能量动量关系 狭义相对论中动量定义为 ,能量动量关系为。极限速度与光子的静质量 真空中的光速c是一个绝对量,是一切物体运动速度的极限,也是一切实在的...
什么是狭义相对论
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...
请简单的阐述爱因斯坦提出的狭义相定论
其中第一条就是相对性原理,第二条是光速不变性(人为假定的)。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...
简单解释一下广义相对论,狭义相对论,要简洁。。!
了解狭义相对论,首先要了解狭义相对论的两个基本假设:(1)相对性原理:所有的惯性系等价。物理规律对于所有惯性系都表示为同一形式;(2)光速不变原理:真空中的光速相对于任何惯性系沿任一方向恒为c,且与光源运动无关。狭义相对论的基本内容:(1)惯性系之间时空坐标的洛伦兹变换及其物理意义,这...
营选钆双:[答案] 狭义相对论,简单的说,就是假定光速的速度在任何情况下都是固定的,於是不同的观测者因为运动速度的不同,所观测到... 而是当成重力扭曲了时空. 简单的说,狭义相对论利用的是光速恒常,广义相对论则是运用引力子的速度恒常(和光速一样)...
三河市15164787406: 什么是狭义相对论和广义相对论? - ?
营选钆双:[答案] 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...
三河市15164787406: 什么是狭义相对论,什么又是广义相对论?解释力求简洁! - ?
营选钆双: 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...
三河市15164787406: 广义相对论与狭义相对论分别是什么 - ?
营选钆双: 狭义相对论 主要内容:给出了物体在高速运动下的运动规律,并提示了质量与能量相当,给出了质能关系式. 作用:在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系.在研究微观粒子时显示了极端的重要性.质能关系式为量子理论的建立和发展创造了必要的条件,为原子核物理学的发展和应用提供了根据.广义相对论 主要内容:在广义协变的基础上,通过等效原理,建立了局域惯性长与普遍参照系数之间的关系,得到了所有物理规律的广义协变形式,并建立了广义协变的引力理论. 作用:从根本上解决了以前物理学只限于惯性系数的问题,从逻辑上得到了合理的安排.
三河市15164787406: 相对论是怎么回事,大概说一下.狭义相对论和广义相对论又有什么区别和联系 - ?
营选钆双:[答案] 狭义相对论的基础可以用E=MC2代表,狭义相对论的两个最重要推论就是:1,物体的能量和质量是统一的,能量就是质量,质量也就是能量;2,4维时空中的物体的运动上限是光速,四维时空中不可能有比光速还快的物体.由牛顿经典力学得知,物...
三河市15164787406: 爱因斯坦的广义相对论和狭义相对论的基本概念 - ?
营选钆双: 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...
三河市15164787406: 爱因斯坦的“广义相对论”和“狭义相对论”都是什么意思?请高手用最朴素的语言给我讲一下好么? - ?
营选钆双:[答案] 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...
三河市15164787406: 关于狭义相对论和广义相对论的解释 - ?
营选钆双: 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.广义相对论把相对原理推广到非惯性参照系和...
三河市15164787406: 广义相对论和狭义相对论的名词解释 - ?
营选钆双: 广义相对论,是以几何语言建立而成的引力理论,统合了狭义相对论和牛顿的万有引力定律,将引力改描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空,以取代传统对于引力是一种力的看法. 狭义相对论是爱因斯坦以光速不变原理出发,建立了新的时空观的时空理论,是对牛顿时空观的拓展和修正.
三河市15164787406: 什么是广义和狭义相对论? - ?
营选钆双: 广义相对论的概念 相对论问世,人们看到的结论就是:四维弯曲时空,有限无边宇宙,引力波,引力透镜,大爆炸宇宙学说,以及二十一世纪的主旋律--黑洞等等.这一切来的都太突然,让人们觉得相对论神秘莫测,因此在相对论问世头几年...