相对论怎么解释?广义和狭义如何解释?
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。
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的对象充满空间。而时间总是又能够变化的对象的可觉察的变化而发现的。1905年爱因斯坦指出,迈克尔逊和莫雷实验实际上说明关于“以太”的整个概念是多余的,光速是不变的。而牛顿的绝对时空观念是错误的。不存在绝对静止的参照物,时间测量也是随参照系不同而不同的。他用光速不变和相对性原理提出了洛仑兹变换。创立了狭义相对论。
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。有一个例子,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。
狭义论原理
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。比如速度变换,与传统的法则相矛盾,但实践证明是正确的,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。
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,
高中知识只要了解就行,如果想深入,至少得上大学。
什么叫广义相对论
广义相对论是描述能量,质量,速度,引力,时间和空间之间的关系的!说明的道理是:时间和空间可以随速度和引力发生变化,能量和质量也可以相互转化!
广义相对论的简单解释
7、广义相对论的重要性 广义相对论在理论物理学中具有重要地位,不仅改变了我们对引力的认识,而且对解释天体物理学和宇宙学现象提供了重要的框架。它的应用涉及到黑洞研究、宇宙演化、引力传感器设计等领域。总结:广义相对论是爱因斯坦提出的一种描述引力的理论,认为引力是时空弯曲效应的体现。该理论不仅...
通俗的解释广义相对论
现在人们认为相对论难是因为它的一些结论有悖于人们的生活经验,并且广义相对论所用的数学工具比较复杂(黎曼几何,张量分析),一般人理解不了,所以很多人认为他很神秘,广义先对论认为,一切坐标系都是平权的,空间的大小与时间的快慢不仅与物体的运动状态有关,而且与物质本身有关,既物质的存在可以影响...
什么是相对论?
相对论是关于时空和引力的理论,主要由爱因斯坦创立,分为狭义相对论和广义相对论。狭义相对论主要解释了没有引力作用的时空观念。它提出了两个基本假设:光速不变原理和相对性原理。光速不变原理指的是在任何惯性参照系中,真空中的光速都是恒定不变的。而相对性原理则表明物理定律在所有惯性参照系中都是...
你怎么理解狭义相对论和广义相对论?
然而,当人类的认识超出与人的尺度相近的宏观范围时,科学家们发现了许多新的现象,这些现象仅靠物质本身的性质是无法解释的。以往我们都有一个认知,有些物理量是相对的,可变的,如速度,距离,但有些是不变的,如时间,长度,质量。无论他静止还是运动,他的长度,质量都是不变的,对于任何状态来说...
广义相对论是关于什么的
广义相对论是关于描写物质间引力相互作用的理论。广义相对论,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。这一理论首次把引力场解释成时空的弯曲。广义相对论将经典的牛顿万有引力定律与狭义相对论加以推广。在广义相对论中,引力被描述为时空的一种几何属性(曲率),...
用通俗的语言讲一下如何理解狭义相对论和广义相对论,不要照搬百度百科...
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。但是今天,我们发现光的粒子说不象爱因斯坦时代那么牢固,很多现象,用波的规律都可解释,爱因斯坦的假设也不具有普遍规律,按照现在的发现,可以有一个适应性更广的相对论且与所有理论兼容,其推导仅需要对原相对论做一点修正,不需要进行...
广义与狭义相对论?求简单易懂的解释
广义相对论在运动学上也可以看作是狭义相对论的积分表达形式,但是广义相对论并不只是简单的积分,还要解决力学的问题。我们留意到了狭义相对论中没有提到力的概念,因为狭义相对论解决的是惯性系之间的变换。我们要把惯性系理解为是不受任何力的系统。没有力的作用就没有加速度(这是从经典物理学中得来的结论)。 但...
什么是相对论
相对论是爱因斯坦发明的一种物理定律。它分为广义相对论和狭义相对论。具我所知,相对论主要指事物的“两面性”,即任何事物都有好的一面和不好的一面。
有谁能解释下广义相对论与狭义相对论的区别和关系,还有相对论在现代有...
把相对论与物理学相结合就是相对论物理学,我们现在常简称相对论。 相对论是站在相对性角度上对物理学的解释。主要分为狭义相对论和广义相对论两大部份。其实是一个理论的两种表达方式。 理解相对论必须建立牢固的相对性观念,否则常常会走入死胡同。中如出现各种所谓的悖论。 狭义相对论和广义相对论的区别与关系可以...
佼孙诺力: 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...
埇桥区19467523691: 什么是狭义相对论,什么又是广义相对论?解释力求简洁! - ?
佼孙诺力: 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...
埇桥区19467523691: 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 - ?
佼孙诺力:[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)...
埇桥区19467523691: 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 - ?
佼孙诺力:[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...
埇桥区19467523691: 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! -- # - ?
佼孙诺力:[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...
埇桥区19467523691: 关于狭义相对论和广义相对论的解释 - ?
佼孙诺力: 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...
埇桥区19467523691: 相对论,怎样简单的理解广义相对论?通俗义懂的相对论的含义?达到光速时间停止了,举例子看看 - ?
佼孙诺力:[答案] 意思是任何东西都是相对的,只不过狭义的相对论参照物是地球上的东西,广义相对论参照物是整个宇宙.至于光速旅行的说法那是胡扯,正确的理解是这样的:假如你以光速飞离地球,如果以你自己作为参照物,其实可以看作是地球以光速飞离你....
埇桥区19467523691: 广义相对论和狭义相对论的名词解释 - ?
佼孙诺力: 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.
埇桥区19467523691: 帮我解释一下“狭义相对论”和“广义相对论”!!! - ?
佼孙诺力: 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...
埇桥区19467523691: 请问如何解释狭义相对论和广义相对论??
佼孙诺力: 相对论就是最最精髓的东西是几条假设,及其在些基础上的一些推论. 相对论分狭义相对论与广义相对论. 狭义相对论有以下两条假设: 1.光速不原理:在所有相对于光源静止或作匀速直线运动的惯性参照系中观察.真空中的光速成都有相同,即真空中光速不变. 2.狭义的相对性原理:对于描述一切物理过程的规律,所有惯性系都有是等价的. 广义相对论的假设是: 广义的相对性原理:对于表述各种物理过程的规律来说,所有惯性系都有是等价的.