爱因斯坦的相对论的结论是什么?

作者&投稿:冷哈 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
爱因斯坦狭义相对论的主要结论是什么?~

一,相对性原理
物理体系的状态据以变化的定律,同这些状态的变化与以两个彼此作相对匀速移动的坐标系中的哪一个作参考,是没有关系的。〔摘自《狭义相对论浅说》〕
相对性原理
物理定律在一切惯性系统中都是相同的。因此在惯性系中所做的任何物理实验都不能确定惯性系本身的运动状态。〔摘自《大学物理学手册》 Ⅲ电磁学 第十章 狭义相对论 §10.2 相对论的基本原理 296页 山东科学技术出版社 1985年9月〕
二,任一条光线在“静止”坐标系中总是以确定的速度c运动,不管这条光线是由静止的还是由运动着的物质发射出来的。〔摘自《狭义相对论浅说》〕
光速不变原理
在任一惯性系中测得的光在真空中的速度都是c,与光源的运动无关。〔摘自《大学物理学手册》 Ⅲ电磁学 第十章 狭义相对论 §10.2 相对论的基本原理 296页 山东科学技术出版社 1985年9月〕

个很简单的例子。你和一个漂亮的姑娘在一起呆十分钟。再和一个丑陋的姑娘呆十分钟。你明显感觉前者的时间要短于后者。这就是生活中很简单的相对论。

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。我在一个帖子上说过一个例子,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。


爱因斯坦相对论
汽车是运动的,树木是静止的,这样说大家都能接受,但如果反过来说树木是运动的,汽车是静止的则会有很多人说你痴人说梦。其实在物理学上这两种说法都是正确的,只是所选的参照系不同而已。这也是爱因斯坦伟大的相对论创建的基本出发点。

相对论创建的第一个假设是:所有参照系都遵循相同的物理定律。无论在地上还是在匀速行驶的汽车上,用尺子量一个木板或用秒表量一个钟摆晃动10个周期的时间,结果都是相同的。但是如果木板或钟摆在一个以一定速度驶过测量者面前的车上,重复上面的测量就会得到不同的结果。这种不同就是由所有参照系都遵循相同的物理定律造成的。

相对论创建的第二个假设是:光速在所有参照系中都是恒定的。刚一听好像和第一条假设说的是同一件事,可是仔细想想就会发现其中的奥妙。第二条假设的意思是无论你坐在飞驰的火车里还是静止的躺椅中,光速都保持恒定,和你所处的运动状态无关。原因就在于我们在处理日常物理目标的速度时得到的都是合速度。例如你驾驶一辆时速为25千米每小时的越野吉普,一位乘客以相对你10千米每小时的速度用弹弓射击前面的岩石,那么弹珠的实际运动速度就应该是35千米每小时。可是如果打开前车灯,按照常识光速是334,800,000千米每小时,加上车的运动速度,光的实际速度就应该是334,800,025千米每小时,可实际测量光速还是334,800,000千米每小时。为什么同样的参照系光和实际物体得到的结果不同呢?

要解释它首先要从速度的定义说起。单位时间内通过的距离叫做速度,即速度是距离被时间除得到的。长度收缩学说认为一个具有质量的物体在它运动方向上的测量长度是相对缩短的,达到光速时长度相应缩短为零。学说成立的基础是测量者和被测量物处于不同的参照系,且只发生在物体运动方向,不会影响和运动垂直方向的长度。也就是说当你驾驶一辆速度接近光速的汽车时,静止的观察者看到的车长远远小于它的实际车长,而高度方向没有变化。这种情况反过来说,即当你驾驶飞快的汽车通过一个门洞时,从你的角度来看这段距离要比实际距离短得多。这种情况在日常生活中经常被忽略不被注意是因为物体运动速度都很慢,长度收缩现象不明显。时间和长度一样也会随着参照系的变化而变化,这就是所谓的时间膨胀。随着运动速度的增加时间会相对变慢,一般情况下都比较微弱不易觉察,达到光速时时间会完全停止。但是这种现象也只有观察者和时钟不在同一参照系时才能发生,为了证明这一结论,两个原子钟被调节成完全相同,一个留在地球上,一个放在高速飞行的航天飞机上,当飞机降落时会发现飞机上的原子钟要比地球上的原子钟慢,慢的时间和由爱因斯坦相对论推算出来的结果相同。也就是说航天飞机上原子钟记录的时间相对地球上静止的原子钟的时间膨胀了。

理解了近光速或等光速运动时的长度和时间的变化,车头灯光速的问题就不难解释了,因为光运动和我们普通运动所涉及的距离和时间不同而已。

相对论还有一个重要的概念就是同时性,运动状态的不同会使人们观察到物体动作的先后顺序不同,例如屋子中有两盏灯,A站在两盏灯中间,B以一定速度踩着滑板向一盏灯运动正好到达中间。当两灯同时打开时A看到的现象是两灯同时亮,而B看到的却是面对他的那盏先亮,背对他的那盏后亮。

狭义相对论:1)光速不变,即观察者观察到的光速不受其运动的影响,在真空下保持3*10^5km/s。2)物体的质量随着速度的增大而增大,即m=m0/sqrt(1-v^2/c^2)。3)运动速度大的物体,其经历的时间短,即t=t0*sqrt(1-v^2/c^2)。
广义相对论:大质量天体会引起周围空间的时空弯曲。天体的圆周运动其实是天体在弯曲时空中的匀速直线运行。


第一个理解爱因斯坦相对论的是科学家是谁?
至此,广义相对论的基本问题都解决了,广义相对论诞生了。1916年,爱因斯坦完成了长篇论文《广义相对论的基础》,在这篇文章中,爱因斯坦首先将以前适用于惯性系的相对论称为狭义相对论,将只对于惯性系物理规律同样成立的原理称为狭义相对性原理,并进一步表述了广义相对性原理:物理学的定律必须对于无论哪...

广义相对论指导人类发现了怎样的宇宙现象呢?
其实爱因斯坦关于相对论的研究提出的时间是非常早的,在1907年的时候,按因斯坦就已经着手这项伟大的理论研究,在1915年的时候提出了狭义相对论,当时这个理论立刻轰动了整个物理学界。不过作为天才,很明显没有停下自己的脚步,在1915年之后的十年时间里边儿,他励精图治,终于沉淀十年之后提出了广义相对论...

牛顿的经典物理,是怎样被爱因斯坦相对论取代的?
狭义相对论公式 三个公式分别对应近光速运动过程中的钟慢效应和尺缩效应以及质增效应。推算到这一步,爱因斯坦已经看清了能量变成速度再变成相对质量的过程,质量与能量的关系在此刻前所未有的清晰,质能方程E=MC?理所当然的出现了。质能方程 以上四个公式的诞生过程,就是爱因斯坦狭义相对论的全部。作为...

具体讲一讲广义相对论和狭义相对论
相对论是一种哲学观点,认为世界上一切事物都是相对的。高是相对于矮而言,长是相对于短而言,大是相对小而言,快是相对慢而言。 相对论的观点与物理学的结合就是相对论物理学,由于受因斯坦在相对论物理学时给他的学说取了相对论的名称,所以现在平时说的相对论一般指相对论物理学。 相对论的产生: 物理学发展初期或...

谁能用相对论解释水星近日点移动
同年便有人宣称发现了水内行星,并起名为“火神星”,一时间掀起了寻找火神星的热潮。然而几十年过去了,此梦一直未圆。于是人们设想各种因素来解释这种复杂的进动,但始终没有令人满意的理论。继牛顿之后,1915年,最伟大的因斯坦建立了广义相对论,巧妙地解释了水星的近日点进动现象:行星在绕太阳一周...

相对论中 光速是不可超越的 是错的吗
十九世纪中叶,麦克斯韦建立了电磁场理论,并预言了以光速C传播的电磁波的存在。到十九世纪末,实验完全证实了麦克斯韦理论。1887年迈克尔逊和莫雷利用光的干涉现象进行了非常精确的测量,确认了光沿着地球轨道方向和垂直地球轨道方向传播速度相同。在相对论中不是证明了光在不同惯性系的速度是相同的,而是以...

爰因斯坦相对论的反对原因
光速不变条件受质疑

为什么速度增加,质量会增加?增加的是惯性质量,对吗?实验室观察到了质量...
质量增加,还有时间减少,这些都是实验早就证实过的,而且好多现在都在应用,比如卫星通信,就用到了这个相对论的效应 主要是你了解的这方面的东西太少了,所以好多东西说起来根本就没头续,你多看看相对论,量子物理一些知识,理解就好多了,不过现代物理学你得习惯从数学的角度去理解一个事物了,如果你...

关于相对论的疑问~
原始爱??因斯坦想清楚了一件事:有没有绝对的定义,时间和速度的光信号不可分割的联系时间。他找到了开锁的钥匙,经过5个星期的艰苦工作,爱因斯坦提出了狭义相对论,在人们的面前。 6月30日,1905年,德国物理学年鉴“接受了爱因斯坦的论文”论运动物体的电动力学“,在同年9月,该杂志发表。本文是第一篇文章的特殊...

相对论中,什么是时间弯曲?
时间弯曲,你就把时间想像成是一根弹簧 正常情况下弹簧是均匀的,这就是我们一般情况下所认为的时间 弹簧如果传递振动的话是以纵波的形式的——就会有密部和疏部,时间也会有“疏密”。弹簧密的部分在一厘米内会比静置时多N个圈,而时间在“密”的时候也会相对比一般时间(我们的时间)里同样的时间...

洮南市13625358263: 爱因斯坦的相对论阐述了什么 -
惠庭护骨: 相对论是一个关于时空(狭义)和引力(广义)的理论,其主要贡献是建立起一个不同于牛顿的,物体与时空相互作用的时空观. 以牛顿、伽利略为代表的一系列经典物理的缔造者认为:时间和空间就好比容器,物体在这个容器内运动并不能改...

洮南市13625358263: 爱因斯坦狭义相对论的主要结论是什么?要简单点,清晰点的答案啊,谢啦! -
惠庭护骨:[答案] 一,相对性原理 物理体系的状态据以变化的定律,同这些状态的变化与以两个彼此作相对匀速移动的坐标系中的哪一个作参考,是没有关系的.〔摘自《狭义相对论浅说》〕 相对性原理 物理定律在一切惯性系统中都是相同的.因此...

洮南市13625358263: 相对论有哪些重要结论 -
惠庭护骨: 相对论:是关于时空和引力的理论,主要由爱因斯坦创立,依其研究对象的不同分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论). 狭义相对论的结论有:尺缩效应,钟慢效应,质能关系.其中狭义相对论最重要的结论是:是使质量守恒失去了独立性.它和能量守恒原理融合在一起,质量和能量可以互相转化.如果物质质量是m,光速是c,它所含有的能量是E,那么E=mc². 广义相对论的结论有:提出广义相对性原理,时空弯曲等.如 1.光速不可超越原理,光速不变原理:在任何参考系中观察,光速永远是个常数. 2.速度越快时间越慢:由光速不变原理得出.3.尺缩效应:接近光速时物体会被压缩.4.引力使光线弯曲.大质量物体使时空弯曲.

洮南市13625358263: 爱因斯坦的相对论是如何解是的 -
惠庭护骨: 汽车是运动的,树木是静止的,这样说大家都能接受,但如果反过来说树木是运动的,汽车是静止的则会有很多人说你痴人说梦.其实在物理学上这两种说法都是正确的,只是所选的参照系不同而已.这也是爱因斯坦伟大的相对论创建的基本出...

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惠庭护骨: 一,相对性原理 物理体系的状态据以变化的定律,同这些状态的变化与以两个彼此作相对匀速移动的坐标系中的哪一个作参考,是没有关系的.〔摘自《狭义相对论浅说》〕 相对性原理 物理定律在一切惯性系统中都是相同的.因此在惯性系中...

洮南市13625358263: 爱因斯坦的相对论是怎样的? -
惠庭护骨: 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...

洮南市13625358263: 爱因斯坦的相对论内容是什么 -
惠庭护骨: 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...

洮南市13625358263: 请问爱因斯坦的狭义相对论的内容是什么 -
惠庭护骨:[答案] 爱因斯坦相对论 狭义相对论 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 ...

洮南市13625358263: 爱因斯坦的相对论 -
惠庭护骨: 广义相对论的基本概念解释:在开始阅读本短文并了解广义相对论的关键特点之前,我们必须假定一件事情:狭义相对论是正确的.这也就是说,广义相对论是基于狭义相对论的.如果后者被证明是错误的,整个理论的大厦都将垮塌.为了理...

洮南市13625358263: 爱因斯坦在广义相对论的基础上导出了哪些重要结论?
惠庭护骨: 爱因斯坦后来又在广义相对论的基础上导出了一些重要结论,如光线在太阳引力场中发生弯曲;水星近日点的旋进规律;引力场中的光谱线向红端移动等.1919年5月29日发生了一次日全食,由英国派出的两支天文考察队分别在两个地点 进行了独立观测,并拍摄到清晰的日食方向的星光照片.观测结果证明爱因斯坦的预言 是正确的.光线不但呈现弯曲,就连弯曲的程度和数值也同于爱因斯坦的计算结果.其 他两项预言也在后来相继得到证实.爱因斯坦被人们誉为“20世纪的牛顿”.他的广义相对论如今已成为现代物理学最主要的理论基础,标志着原子理论时代的到来.

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