相对论的广义与狭义

广义和狭义相对论的区别~

1、研究对象不同
狭义相对论主要是时间和空间的关系，就是在相对速度的参考系中的时间和空间关系。例如在相对於参考参考系的另一个以接近光速移动的参考系中的时间会相对延长，距离会相对缩短。
广义相对论主要是 处理引力和加速度等效的问题，牵涉到时空扭曲。

2、发表时间不同
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。
广义相对论（General Relativity） 描写物质间引力相互作用的理论。其基础有A.爱因斯坦于1915年完成，1916年正式发表。
3、使用时的背景时空不同
狭义相对论的背景时空是平直的，即四维平凡流型配以闵氏度规，其曲率张量为零，又称闵氏时空；而广义相对论的背景时空则是弯曲的，其曲率张量不为零。

1、研究对象不同

狭义相对论主要是时间和空间的关系，就是在相对速度的参考系中的时间和空间关系。例如在相对於参考参考系的另一个以接近光速移动的参考系中的时间会相对延长，距离会相对缩短。

广义相对论主要是处理引力和加速度等效的问题，牵涉到时空扭曲。

2、发表时间不同

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。

广义相对论（General Relativity）描写物质间引力相互作用的理论。其基础有A.爱因斯坦于1915年完成，1916年正式发表。

相对论的应用
相对论主要在两个方面有用：一是高速运动（与光速可比拟的高速），一是强引力场。
在医院的放射治疗部，多数设有一台粒子加速器，产生高能粒子来制造同位素，作治疗或造影之用。氟代脱氧葡萄糖的合成便是一个经典例子。由于粒子运动的速度相当接近光速（0.9c-0.9999c），故粒子加速器的设计和使用必须考虑相对论效应。
全球卫星定位系统的卫星上的原子钟，对精确定位非常重要。这些时钟同时受狭义相对论因高速运动而导致的时间变慢（-7.2 μs/日），和广义相对论因较（地面物件）承受着较弱的重力场而导致时间变快效应（+45.9 μs/日）影响。相对论的净效应是那些时钟较地面的时钟运行的为快。故此，这些卫星的软件需要计算和抵消一切的相对论效应，确保定位准确。

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。

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龙子湖区18915306107： 狭义相对论和广义相对论的解释? - ？
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龙子湖区18915306107： 广义相对论和狭义相对论的区别是什么? - ？
褚炊曲咪：[答案] 大概是经典力学认为时间和空间都是绝对的, 同一个事件不同状态的人测量情况一样. 而相对论认为同一个事件不同的人测量会得出不同的时间, 就象不同的人的表上的不一样. 相对论认为,光速对于任何人是一样的,所以时间不同,经典力学则不....

龙子湖区18915306107： 爱因斯坦的“广义相对论”和“狭义相对论”分别是什么? - ？
褚炊曲咪：[答案] 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...

龙子湖区18915306107： 广义相对论和狭义相对论各是什么意思要简单明了的回答! -- # - ？
褚炊曲咪：[答案] 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.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...

龙子湖区18915306107： 广义相对论和狭义相对论是什么 - ？
褚炊曲咪： 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...

龙子湖区18915306107： 简述一下狭义相对论和广义相对论 - ？
褚炊曲咪： 相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由爱因斯坦(Albert Einstein)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相对性原理,即物理定律与参照系的选择无关.狭义相对论和广义相对论的区...

龙子湖区18915306107： 相对论的广义和狭义是什么?？
褚炊曲咪： 广义指物体的运动,狭义制宏观世界

龙子湖区18915306107： 谁能用自己的话解释一下狭义相对论和广义相对论一定要用自己的话解释 - ？
褚炊曲咪：[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,所观测到的光速都是一定.但是这样就导致了时间差,利用这种相对的原理,可以得到许多有趣的预测,如双子现象(Twin Paradox)...

龙子湖区18915306107： 请简述什么狭义相对论和广义相对论 - ？
褚炊曲咪： 狭义相对论的思想可以概括为两个基本原理相对性原理光速不变原理 狭义相对论的理论核心用洛伦兹变换描述和换算 狭义相对论有三个效应尺短时缓同时性的相对性 狭义相对论还有一些其他的结论运动质量变大速度相加定理质能转换关系能量-...

龙子湖区18915306107： 狭义相对论和广义相对论的概念简介 - ？
褚炊曲咪： 相对论简介 一、狭义相对论的基本原理 伽利略相对性原理 1632年,伽利略发表了《关于两种世界体系的对话》一书,其中对船舱里观察到的现象有一段生动的描述:“……船停着不动时,你留神观察,小虫都以等速向各方向飞行,鱼向各个方...