爱因斯坦解释相对论相对论的含义是什么?

您的位置: &
关于爱因斯坦相对论的哲学意义     爱因斯坦没有认识到相对运动的两个参照系上有不同的重力加速度(即重力场场强),于是误认为伽利略相对性原理和" />
免费阅读期刊
论文发表、论文指导
周一至周五
9:00&22:00
爱因斯坦相对论问题的思考
2014年9期目录
&&&&&&本期共收录文章20篇
   中国论文网 /9/view-6361104.htm  爱因斯坦没有认识到相对运动的两个参照系上有不同的重力加速度(即重力场场强),于是误认为伽利略相对性原理和狭义相对性原理成立(因此他对洛伦兹变换的推导不成立);他没有认识到参照系的变速运动使其上物体重力产生相应分力――牵连运动力和科氏运动力,于是误认为有惯性力和等效原理(因此他对光谱线红移和引力质量等于惯性质量的论证不成立);他没有认识到经典力学唯一基本定律是牛顿――梁氏定律(因此他对刹车时乘客感受到的力的解释不成立);他没有认识到有比伽利略变换更普遍的低速梁氏变换,有比洛伦兹变换更普遍的梁氏变换(因此他错误提出洛伦兹协变性);他没有认识到钟慢的相对性和尺缩的相对性违反哥白尼日心说而不能成立(因此他错误提出双生子佯谬);他没有认识到钟慢尺缩绝对性原理及其力学机理。因此,笔者(梁氏)以牛顿――梁氏定律为基本定律,以其表达式F→合=ma →合为基本方程,创立了适用于任何一个参照系的牛顿――梁氏力学;以光速不变性原理为基本原理,以梁氏变换为基本方程,创立了适用于相对运动的任何两个参照系(坐标系)的梁氏相对论。         0、引言         文献〔1〕从爱因斯坦《狭义与广义相对论浅说》〔2〕中找到他对经典力学的思考之错误:他没有认识到地面参照系S和相对于S匀速平动的参照系sv′ 以及相对于S变速运动的参照系 s′ 上有互不相同的重力加速度――分别为 g→、 g→v和 g→′ ,于是他误认为质量为m的同一物体在上述参照系上有相同的重力m g→。上述参照系上的质点动力学基本方程依次为         F →=ma→或mg→+ΣF→1=ma→ & & & & & & & & & & & & & & (0-1)         Fv →=ma→v &或mg→v+ΣF→1=ma→v & & & & & & & & & & & & & &(0-2)         F →′=ma→′ 或mg→′+ΣF→1= ma→′ & & & & & & & & & & & & & & (0-3)         其中 ΣF→1为质点受到的除万有引力(即重力)以外的其他作用力。爱因斯坦想不到上述三条实验方程(其中式(0-1)为牛顿发现,式(0-2)(0-3)为梁氏发现)反映的物理规律是牛顿――梁氏定律〔1〕。这三条方程可统一写为牛顿――梁氏方程         F→合=ma →合 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &(0-4)         上式为牛顿――梁氏定律表达式。爱因斯坦想不到 s′ 系相对于S系作牵连加速度a→e 和科氏加速度a→k 的加速运动时, s′上质量为m的物体要跟随 s′相对于S作加速运动,就必须从物体重力mg→ 中自动分解出相应的分力――牵连运动力F →e(=ma→e) 和科氏运动力 F →k(=ma→k) ,而重力mg→ 的另一个分力就是物体在 s′上的重力 〔1〕mg→ ′,于是有mg→ = mg→ ′+F →e+F →k。从伽利略到牛顿到爱因斯坦到文献〔3〕〔4〕的编著者均误认为有惯性系、惯性力、相对性原理和等效原理,关键错误是没有认识到 g→≠g→v≠g→′。综上,梁氏就有机会将牛顿力学修正为牛顿――梁氏力学。         文献〔5〕从《狭义与广义相对论浅说》中找到爱因斯坦对相对论(即时空理论)的思考之错误:他没有认识到狭义相对性原理和等效原理不成立,没有认识到广义相对性原理没有实验基础而没有物理意义,没有认识到有比洛伦兹变换更普遍的梁氏变换,没有认识到钟慢的相对性和尺缩的相对性不成立和实验证明有梁氏钟慢尺缩绝对性原理。因此,梁氏用梁氏变换和梁氏钟慢尺缩绝对性原理,将爱因斯坦相对论修正为梁氏相对论。下面是梁氏对爱因斯坦相对论问题的思考,最后就文献〔1〕〔5〕和本文得出令人瞩目的结论。         1、同时性的相对性没有物理意义         文献〔6〕以为“同时性的相对性是理解狭义相对论的关键性概念。”其实,同时性的相对性不可观察,没有实际意义(即物理意义)。文献〔2〕(P21)的火车实验,若要A、B处发出的光对AB中点M(或M’)上的观察者来说能区分其到达的先后,则AM(=BM)必须大于视觉滞留时间与光速之乘积,因此AB之长即火车之长已远远超出实际长度,于是该思想实验没有实际意义。因此,同时性的相对性不成立,相对论不需要这样没有意义的概念。         2、比伽利略变换更普遍的低速梁氏变换         应用推导伽利略变换相同的方法,可推导出两坐标系(参照系,下同)相对变速运动(变速平动、匀速转动和变速转动)时的时空变换――低速梁氏变换
        &x′=x-v→t、y′=y 、 z′=z 、t′=t & & & & & & & & & & & (2-1a)         θ′= θ-ω→t、 ρ′=ρ、z′=z 、t′=t & & & & & & & & & & (2-1b)         其中 v→为平均速度, ω→为平均角速度。上式的逆变换不写出。考虑到哥白尼日心说可推广为宇宙旋转说――地球绕太阳转、太阳绕银河系中心转、银河系中心绕银河系集团中心转……,因此宇宙间所有参照系都是转动参照系而无惯性系,于是惯性定律〔2〕不成立(即没有物理意义)。文献〔2〕(P10)反映爱因斯坦只想到伽利略变换而想不到低速梁氏变换,更想不到经典力学不需要不成立的惯性定律和牛顿第三定律也不是经典力学基本定律。         3、比洛伦兹变换更普遍的梁氏变换         应用不可证伪的光速不变性原理可推导出洛伦兹变换〔5〕、梁氏变换和超光速梁氏变换。从伽利略变换到洛伦兹变换的变换因子是1-v2/c2 ,不难想到(依类比法)从低速梁氏变换到梁氏变换的变换因子是1-v2→/c2 &和 1-(ρω→)2,于是得梁氏变换         x′=(x-v→t)/ 1-v2→/c2 & & & & & & t′=(t-v→x/c2)/ 1-v2→/c2 & & & & &(3-1a)         θ′= (θ-ω→t)1-(ρω→)2 & & & t′=(t-ρ2ω→θ/c2)/ 1-(ρω→)2 & & (3-1b)         上式的逆变换不写出。另外,我们将两坐标系相对靠拢时的梁氏变换称为准梁氏变换,将两坐标系相对匀速平动靠拢时的时空变换称为准洛伦兹变换(这里不写出)。爱因斯坦没有认识到准洛伦兹变换和梁氏变换,因此错误地提出洛伦兹协变性〔2〕,文献〔6〕(P29)误认为洛伦兹变换不变性“已成为引导物理学家探索物理规律和物理理论的一条强有力的基本准则”。文献〔5〕〔7〕应用梁氏变换解答了狭义与广义相对论诸多典型问题,说明梁氏相对论取代爱因斯坦相对论将是历史的必然。         4、钟慢的相对性与尺缩的相对性不成立         假设运动相对性原理成立,则地球相对于太阳的运动与太阳相对于地球的运动同样成立,可是,我们否定地心说而肯定日心说,于是反证运动相对性原理不成立。运动相对性原理不成立,自然使钟慢的相对性与尺缩的相对性不成立。另外,μ子实验〔8〕、原子钟环绕地球飞行实验〔9〕、光谱线红移〔2〕和双生子实验〔5〕都证明了动钟变慢――“钟因运动而比静止时走得慢了”〔2〕;迈―莫实验(证明干涉仪水平臂对太阳参照系而言缩短了)和水星近日点运动(证明水星绕日运行轨道对太阳参照系而言缩短了)都证明了静尺缩短,于是文献〔2〕(P30)说“钢尺在运动时比在静止时短”就错了。因此,实验证明钟慢的相对性和尺缩的相对性不成立;爱因斯坦提出所谓双生子佯谬之佯谬说不成立;文献〔6〕(P29)认为钟慢尺缩是同时性的相对性带来的时空属性而不是物质过程,这就错了(因为钟慢尺缩是物质过程)。         5、梁氏钟慢尺缩绝对性原理         时空理论要求用时空变换式说明相对运动的两只钟哪只慢和相对运动的平行的两把尺哪把短。我们将符合哥白尼日心说的相对运动称为哥白尼运动,于是哥白尼日心说隐含的梁氏钟慢尺缩绝对性原理可表述为:相对运动的两钟(或尺),作哥白尼运动的钟(或尺)慢(或长)。应用该原理很容易判定上述动钟变慢实验和静尺缩短实验之结果,而结果的数学解释由梁氏变换作出。因此,下面的原子钟转盘实验可作为梁氏变换判决实验(即预言实验):将相同的两只原子钟甲和乙分别固连于地面S上和转动的圆盘边上,开始时两钟同时拨零,然后钟乙跟随圆盘转动足够长时间后停下,钟乙停下后与钟甲比较,则钟乙变慢了。         6、光线弯曲非引力所为         设想在太阳参照系k上发射一小团光子,则它相对于k而言的轨迹为直线,但对相对于k作变速运动的参照系k’(例如地球)而言该光子团的轨迹一般来说是曲线(匀速直线运动与不共线的加速运动的合运动之轨迹为曲线)。因此,光线弯曲非引力所为〔7〕。k上的两条相交光线确定一个平面 ,这两条光线对 而言弯曲了,可见该平面 对 而言成了曲面 ,因此平面弯曲非引力场所为。         & &7、引力佯谬不成立         & &所谓Neuman―Zeeliger疑难,称为引力佯谬。根据万有引力定律和宇宙旋转说,我们可以建立地球附近各种参照系上的重力场场强方程(请参阅文献[1]),于是上述疑难不成立(实验也证明这一点)。北京师范大学物理系刘辽编的讲义《广义相对论》(上)说,上述疑难和万有引力定律不符合洛伦兹协变性是牛顿重力论的两个困难,也是爱因斯坦建立广义相对论(即爱因斯坦重力论)的出发点。可是,这些出发点不成立,说明广义相对论一开始就错了。实验证明万有引力定律成立,反证洛伦兹协变性不成立(即没有意义)。
        & &8、爱因斯坦电梯实验和箱子实验         & &爱因斯坦电梯实验同文献[2](P56)的箱子实验一样是不可操作的思想实验。电梯(或箱子)处于无重力参照系s0 中,电梯(或箱子) s′相对于 s0 静止时对其内部仅受万有引力作用的物体(称为自由物体)而言均相对于电梯(或箱子)s′ 静止(例如s′ 内空中的物体相对于s′ 静止)。设想 s′相对于s0 &以匀加速度 -g→上升,则 s′内的观察者将看到空间内所有物体都以加速度 g→匀加速下落,放在磅秤上的质量为m的物体的“重力”为 mg→,于是s′ 内的爱因斯坦得结论:“他自己以及箱子是处在一个引力场中”[2],引力场场强为g→ 。其实,很容易证明这个结论不成立:取s0 &为静参照系而 s′为动参照系,取s′ &内的自由物体为研究对象,应用加速度相加定理可知这些自由物体相对于s′ &的加速度(即相对加速度) a→′与牵连加速度 a→e(=- g→)等值反向(此时绝对加速度即s′ &相对于s0 &的加速度为零),即 a→′=-a→e= g→。可见s′ 内没有引力场,上述感觉到的“重力”其实是秤对物体作用力(正压力)的反作用力(物体仅受该正压力而无重力)。到此可见,爱因斯坦对等效原理的论证不成立,对惯性质量和引力质量相等的论证[2]也不成立(随之广义相对性公设不成立),因此广义相对论不成立。         9、迈―莫实验         迈―莫实验干涉仪水平臂对地球参照系 K′ 来说没有缩短,因此反射水平分光束的反射点 M1和反射竖直分光束的反射点 M2 为同一个圆上的点(圆心就是两分光束分开时的P1 点,图略),因此两分光束没有光程差。由于水平臂对太阳参照系K来说缩短了,因此该圆变成了椭圆, P1 点和两分光束会合的 P2点成为椭圆的两个焦点(图略),于是有P1M1+M1P2=P1M2+M2P2 ,可见两分光速没有光程差。因此,没有干涉条纹的移动。这就是迈―莫实验的简单解释。文献[6](P29)以为尺缩是同时性的相对性带来的时空属性而不是物质过程,文献[8](P31)以为尺缩不是物质的真实收缩,这就都错了。         & 10、钟慢尺缩的力学机理         & 动钟变慢绝对性原理:相对运动的两只相同的钟,作哥白尼运动的钟慢。力学机理是:两只同种元素做成的原子钟(以该元素原子内周期性运动计时),一个置于地球上(称为动钟),另一个置于太阳上(称为静钟);动钟受到的太阳吸引力恰好提供它跟随地球公转所需向心力,故动钟不受太阳吸引力影响;而静钟却受到太阳吸引力影响而走得比动钟快了(即周期性运动之频率较快)。因为钟慢有可积累性和原子钟使时间测量精度大为提高,所以动钟变慢实验具有可操作性。         &静尺缩短绝对性原理:相对运动的两把平行的相同的尺,作哥白尼运动的尺长(因为另一把缩短了)。力学机理是:设想将迈―莫实验干涉仪水平臂(视为尺)等分为n段,则每段受到的太阳吸引力构成会聚力系而使相邻段之间相互挤压而相应收缩,故该水平臂对太阳参照系而言缩短了;可是,对地球参照系而言,该水平臂每段受到的太阳吸引力恰好提供它跟随地球公转所需向心力,上述会聚力系不能使水平臂相邻段之间产生相互挤压,故该水平臂对地球参照系而言没有缩短。因为尺缩没有可积累性,所以直接观察尺缩必须大尺度(例如水星绕日轨道的长度)。因此,很难找到可操作的尺缩实验(迈―莫实验是间接观察到的尺缩效应)。         11、实验方程         引入惯性力后得到的所谓质点相对运动动力学基本方程可表为         F→+f →e+ f →k=ma →′或 &mg →+f →e+ f →k+Σ F→i= ma →′ & & & & &(11-1)         其中牵连惯性力f →e=-ma →e ,科氏惯性力 f →k=-ma →k。因为惯性力不可测量,所以上式不可作实验检验,不是实验方程。文献〔3〕〔4〕应用上式解答S’系上的经典力学问题是没有物理意义的,这样的解答只能称为S’上的力学问题的数学解释。这些问题的正确解答只能由实验方程(0-3)式作出〔1〕。爱因斯坦错误地引入等效原理,企图使惯性力变为真实力。其实,若惯性力是真实力,则式(11-1)就成为实验方程,式(11-1)不是实验方程,反证惯性力是假想力(于是等效原理不成立)。另外,引入假想的惯性力,显然违反物理学是实验科学的本来意义。我们到S’上做质点动力学基本方程的实验,就会发现有式(0-3)而不必同文献〔3〕〔4〕那样凭空引入惯性力。         爱因斯坦提出所谓爱因斯坦重力场方程         Rμν+λgμν=-K(Tμν-12Tgμν) & & & & & & & & & & & & & (11-2)         根本不可作实验检验,根本没有物理意义,只能误导人们将数学当成物理学。爱因斯坦不能从广义相对论两条基本原理推导出上式,说明广义相对论不成逻辑体系;广义相对论两条基本原理不成立,说明广义相对论根本不成立。
        直接来源于可重复的可操作的实验之方程才能称为物理方程(有物理意义),又称为实验方程。由不可否定的公理(例如光速不变性原理)推导出来的方程(例如洛伦兹变换、梁氏变换和超光速梁氏变换)不是源于实验,没有物理意义,但与凭空想出来的不是推导出来的式(11-1)(11-2)不同,它可称为准物理方程(可给出相应一类物理学问题的数学解释)。         12、基本原理或基本定律愈少的理论愈好         爱因斯坦想不到只有一条基本定律的牛顿――梁氏力学是最好的(最简单的)经典力学,他也想不到只有一条基本原理的梁氏相对论和超光速梁氏相对论(基本方程分别为梁氏变换和超光速梁氏变换)是最好的相对论,他也想不到重力理论唯一基本定律是万有引力定律(基本方程是重力场场强方程)。到此可见:法国物理学家朗之万对爱因斯坦的评价“人类宇宙中有头等光辉的一颗巨星”不成立,这样的巨星是牛顿;联合国将2005年定为世界物理年值得商榷。2005年在长沙召开首届全国民间科技创新发展研讨会,会议发表《长沙宣言》,梁氏的交流论文《重大的科学发现――梁氏两方程一原理》令人瞩目。上述 F→合=m a→合和梁氏变换以及钟慢尺缩绝对性原理总称为梁氏两方程一原理。         13、结论         13.1经典力学的唯一基本定律是牛顿――梁氏定律,基本方程是牛顿――梁氏方程F→合=m a→合 。经典力学是牛顿――梁氏力学而不是牛顿力学。         13.2相对论的唯一基本原理是光速不变性原理,基本方程是梁氏变换。超光速相对论的唯一基本原理是光速不变性原理,基本方程是超光速梁氏变换。         13.3重力理论的唯一基本定律是万有引力定律,基本方程是重力场场强方程。         13.4梁氏发现 F→v=m a→v和 F→′=m a→′导致要改写经典力学与经典物理学史,梁氏发现梁氏变换和钟慢尺缩绝对性原理导致要改写爱因斯坦相对论与现代物理学史。因此,牛顿――梁氏力学和梁氏相对论(总称梁氏理论)要改写世界科学史及世界大中学物理教科书,成为中华文化与中华科学空前辉煌的篇章。               参考文献         [1]梁尺峰,爱因斯坦对经典力学思考的错误,北京,《中国教育与教学研究》杂志,2014年第 &期。         [2]A?爱因斯坦,杨润殷译,《狭义与广义相对论浅说》,上海,上海科学技术出版社,1964。         [3]北京大学物理系普通物理教研室,《普通物理学》力学部分,北京,人民教育出版社,。         [4]程守洙、江之永主编(上海市高等工业院校物理学编写组),《普通物理学》第一册,北京,人民教育出版社,2。         [5]梁尺峰,爱因斯坦对相对论思考的错误,待发表。               [6]陈熙谋等,物理通报主编,《物理教学的理论思考》,北京,北京教育出版社,。         [7]梁尺峰,怎样解决加速运动领域的力学问题和相对论问题,载于郝建宇等主编《时空理论新探》,北京,地质出版社,。         [8]蔡伯濂,《狭义相对论》,北京,高等教育出版社,。      [9]张元仲,《狭义相对论实验基础》,北京,科学出版社,1979。      ●作者简介:梁尺峰(1942-10),男,广西桂平人,汉族,1966年毕业于广西师范大学物理系,广西桂平市下湾一中退休教师,改革开放才有机会研究牛顿力学和爱因斯坦相对论以及重力理论以寻找人生价值,发表论文几十篇,写有一本专著――《牛顿――梁氏力学与梁氏相对论》(时机成熟才能出版),要用牛顿――梁氏定律改写牛顿力学,要用梁氏变换改写爱因斯坦相对论。         ● 与梁氏变换两方程要改写物理学教科书         实验和理论证明,经典力学唯一基本定律是牛顿――梁氏定律,基本方程是该定律之表达式 。应用该实验方程可解答任何一个参照系上的经典力学问题,不必引入惯性系和惯性力以及等效原理。牛顿第一定律不是实验定律而要扬弃,牛顿第三定律反映作用力与反作用力的关系而不是经典力学基本定律(该定律与基本方程 无关)。 包容了牛顿发现的地面参照系S上的实验方程 ,也包容了梁氏发现的相对于S匀速平动的参照系 上的实验方程 和相对于S变速运动的参照系 上的实验方程 。 的发现,证明伽利略相对性原理和狭义相对性原理不成立。 的发现,证明引入惯性力和所谓质点相对运动动力学基本方程是错的(该方程不是实验方程,没有物理意义)。因此,梁氏以牛顿――梁氏定律为基本定律,以 为基本方程,创立了适用于任何一个参照系的牛顿――梁氏力学(为牛顿力学修正之结果)。牛顿――梁氏力学取代牛顿力学,要改写大中学力学教科书。狭义相对性原理和等效原理不成立,说明从经典力学就发现狭义和广义相对论基本原理有错。         伽利略变换和洛伦兹变换都是两坐标系相对匀速平动时的时空变换,自然应该想到两坐标系相对变速运动时的时空变换――包容伽利略变换的低速梁氏变换和包容洛伦兹变换的梁氏变换。爱因斯坦误认为洛伦兹变换是最普遍的时空变换并错误提出洛伦兹协变性,说明他“天才的大脑”其实一般。时空理论(即相对论)要解答相对运动的两只相同的时钟哪只慢和相对运动的平行的两把相同的尺子哪把短的问题,应用梁氏变换可给出这些问题的简单的数学解释。另外,直线方程与非线性变换的梁氏变换联立可得曲线方程,可说明光线弯曲。因此,梁氏以光速不变性原理为基本原理,以梁氏变换为基本方程,创立了适用于相对运动的任何两个参照系的梁氏相对论(为爱因斯坦相对论修正之结果)。梁氏相对论取代爱因斯坦相对论,要改写大学相对论教科书。         爱因斯坦没有认识到重力理论的基本定律是万有引力定律,基本方程是重力场场强方程。他无法从广义相对论两条基本原理导出所谓爱因斯坦重力场方程,说明广义相对论不成逻辑体系。广义相对论两条基本原理都不成立,说明广义相对论是完全失败的重力理论。因此,白春礼主编的《科学世界》2005.6之封面写的“天才的大脑十人类100年的智慧”其实是错的。法国物理学家朗之万对爱因斯坦的评价――“人类宇宙中有头等光辉的一颗巨星”,被梁氏否定了,这样的巨星是牛顿。         & &狭义相对论问世不到十年,北京大学物理系即开设相对论课程。梁氏变换问世已20年,该系老师在讲授相对论时敢讲梁氏变换吗?中国媒体及时报导欧洲粒子物理研究所“发现”超光速现象,但不敢报导超光速梁氏变换(可合理解释核聚变质量亏损)。《人民日报》第6版报导清华大学物理系薛其坤院士《在量子世界实现“中国梦” 》,但不敢报导梁氏在经典力学和相对论实现“中国梦”。         中国科学界不敢评价要改写世界科学史的牛顿――梁氏定律和梁氏变换,媒体也不敢报导之,说明社会缺乏公平和正义。有权势的有识之士,能响应习近平号召――“促进社会公平正义”,能响应白春礼号召――“要创造一个鼓励创新、支持创新、保护创新的社会环境”,并非易事。为什么这样呢?         联合国教科文组织将2005年定为“世界物理年”,称为“人类100年的智慧”的是狭义与广义相对论,因此,梁氏揭示《狭义与广义相对论浅说》的错误要获得世界公认,难于上青天。爱因斯坦是人还是神?最后让历史去判定吧!历史是公正的。      在改革开放中,梁氏有机会以 和梁氏变换呐喊要改写世界科学史及世界大中学物理教科书,不枉此生!科学要发展是无法阻挡的。
转载请注明来源。原文地址:
【xzbu】郑重声明:本网站资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有,如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息。
xzbu发布此信息目的在于传播更多信息,与本网站立场无关。xzbu不保证该信息(包括但不限于文字、数据及图表)准确性、真实性、完整性等。不懂就要问,作为一个文科生,爱因斯坦的相对论大概讲了个什么东西?
58回复/4亮 5284浏览
历史老师总结说就是光可以转弯,感觉好牵强。。。福利待会献上
这些回帖亮了
楼主,你问的是狭义相对论还是广义相对论?
广义相对论,我不懂。
你要是问狭义相对论的话
我还是不懂
我建议你多看看科幻类的电影,星际穿越之类的,看完之后你就会发现电影真的很好看。
狭义相对论就是运动速度越快,自身时间就越慢。你接近光速旅游一百光年,在我们看来你花了一百年,但实际上你只过了几天
引用29楼 @ 发表的:
为什么相对论隔了挺多年才拿到诺贝尔,因为那时候的评委都没几个人看得懂。。。论坛也就给你比喻一下了。。。
相对论没拿诺贝尔,原因很复杂。
狭义很多人懂,反对主要是觉得太反直觉。广义主要是当时物理学家对黎曼几何太不熟悉。
最近正在学(非专业,纯爱好),教别人做不到可以讨论下,说点简单的理解。
首先,这东西就算只粗浅的了解,也强烈不建议看太多科普,会让你越来越迷糊,看一两个产生兴趣就可以了。要理解,必须看教材,上课,做题,必须用数学语言。只是兴趣的话,至少要看数学公式,否则根本没法理解。
推荐耶鲁大学公开课:基础物理,里面有相对论部分,老师非常冷幽默,思路极其清晰。
斯坦福大学公开课:广义相对论,老师是弦论创始人之一,美国科学院院士,上课爱吃饼干,很可爱。
b站还有梁灿彬老师和赵峥老师的广相课,也很好,我是对照着学的,但是课时太长了,所以我没看全。
说说我的理解:
狭义:光速不变,惯性系相互等价(物理定律不变),时空不分离,存在绝对时空。(注意,牛顿说的是绝对空间,绝对时间,狭义相对论说空间不绝对,时间不绝对,但是时空加在一起的闵科夫斯基空间是绝对的,时间发生的时空间隔是绝对的)。
经常被误读或者不好理解的:
1,运动时间变慢并不是说运动中的物体光传递到静止物体上变慢了,不是,就是时间本身的收缩,就是两个参考系中时间流逝不一样,一定要理解这点!
2,单独的时间或者空间都是相对的,我看你年轻,你看我年轻,这是完全合理的,一定要理解这点,相对就相对在这里。
3,超光速就能回到过去。准确的说是,如果传递从A到B两个事件因果信息的媒介超光速,那么存在一系列参考系,在这些参考系中,B和A的时间会反转,B发生在A之前。
举个具体例子:A表示门口开枪,B表示门里的人中弹。那么以门口为原点建立两个坐标系,第一个a相对门口静止,b相对门口运动。那么,如果子弹速度是两倍光速,那么b需要相对a至少以1/2光速的速度运动,此时b中事件发生顺序是先中弹,后开枪。如果子弹速度是3倍光速,那b就只要1大于/3光速相对a就会逆转顺序。
但是,需要强调的是,对a,不管信息速度有多快,还是先开枪,后中弹!!
4,E=mc平方,不是说质量就能哗啦一下变成能量,而是说质量和能量是一个东西,好比笛卡尔坐标系下一个点在x轴和y轴的分量一样,他们两个合在一起才表征了物体的一个属性,物理学现在都统一叫做能量了。与这个概念平级的还有三个东东,就是空间上三个轴上的动量(P=mv,初中物理还记得吧)。量纲考虑,能量要除以光速才和动量相同,不过经常取光速为1方便计算。再深入一点,四维矢量的概念,就是我们普通三维空间中动量的自然推广。
牛顿时空观中,速度就是距离除以时间,而相对论时空观中,类似这个概念提出了时空间隔除以时间的”时空速“(这个名词我乱取的,教材里没有),然后按照初中物理算冲量的方法,把时间轴也加进来,呼啦啦一堆算,就搞出来了,数学计算很简单。
5,我们生活的时空,如果以时间为轴,那就是四维闵科夫斯基空间,距离公式和欧式空间不一样!欧式空间用勾股定理,各个分量的平方和构成距离的平方,而闵科夫斯基空间是时间的平方减去三维空间距离平方和!或者你用虚数时间构成时间轴,那就是传统的欧式空间了。非常非常反直觉,难以理解,但是实验告诉我们就是这样……
ps:动画片里的虚数空间往往描述成一团黑,没有大小距离概念等等,其实这更像黑洞,不是虚空间,虚空间只有数学描述,目前还灭有像样的图形化形象。
只要彻底理解了光速不变和物理定律对所有参考系等价,狭相的所有推论和公式都能自然推出来,而且数学不复杂,包括洛伦茨变换,质能公式,等等。
再强调一遍,狭相里面,时空的间隔是不变的!是存在事件间的绝对距离的,这个距离就是闵可夫斯基空间里的距离,时间和空间的平方差,这个值不管什么参考系,都是个定值!所以相对论这个名字其实很差,爱因斯坦自己也不太喜欢。
----------------------我是分割线――――――――――――――――广义:一切参考系等价(物理定律不变),但是因为存在潮汐力,并不存在各向同向同量的引力场,所以引力场无法通过坐标变换消掉。引力是质量引起的时空弯曲效应,物质自然运动是沿着时空的测地线运动。
广相反直觉的地方主要是时空作为整体可以弯曲,但是一般人很难有直观形象理解,所相对而言狭相对普通人的三观冲击还要强烈一些!!
常见误读或者理解难点:
1,爱因斯坦“首提"光线会弯曲。大错特错!牛顿光学认为光是粒子,按照牛顿力学一样能算出来光线会弯曲!只不过数值比广相算出来的低不少。爱丁顿搞的实验数据支持广相,因为实际值和广相的预测值接近,比牛顿体系算出来的大得多。2,那个广为流传的科普图,大球压床单压出个凹陷那个。毕竟是科普不能说错,但是很容易让人误解,因为大球是依靠重力才压出来的……质量弯曲的是时空本身,没法形象的画出来,只能用数学语言描述……
广相就说了一件事:引力是几何效应,质量弯曲时空,影响了时空的测地线,导致物体包括光运动的改变。&注意,是时空,不是空间!时间空间作为一个整体被弯曲了。不光是光线弯曲,连时间都被引力场影响,所以黑洞那种极端的情况会有类似时间静止的现象出现。
我们都知道牛顿惯性定律,不受力要么静止要么匀速直线运动。因为惯性系相对的,所以就是匀速直线运动。爱因斯坦拓展了,改成不受力就沿着测地线运动。平坦空间测地线是直线,弯曲时空呢?要看曲率。测地线的定义就是切向量对曲线距离的协变微分处处为0的线。
这么定义测地线是合理的,因为张量的协变微分是张量,处处为0就表示任何坐标系中这个值都是0,不随坐标系改变。所谓张量,就是一种依照坐标系变换规律变换的数学工具,有了这个东东,随便什么坐标系都能用统一的方程描述。大家不熟悉张量,可以这么理解,标量就是0阶张量,矢量1阶,矩阵2阶,再往上就没有直观对应了。0张量比普通张量更强,不光是按照特定规则改,而是完全不变,0。时空的弯曲有严格的数学描述,就是曲率张量。同样物质也有严格的描述,就是动能张量。 广相描述的是物质对时空的弯曲,也就是这两个东东之间的关系。曲率张量描述的是时空弯曲的程度,定点的曲率有严格定义,矢量沿着包含该点的闭合曲线平行移动一圈回到原点(不是坐标的原点!)以后,两个矢量的差,对曲线包围面积的微分。
弯曲的时空中怎么平移呢?这种平移是平坦空间平移的推广,等于"移动距离各个分量"和"原始矢量各个分量"之间的线性组合,描述这个线性组合各个系数的,就叫做联络,也就是γ这个东东的大写,大写我打不出来……
那么联络咋来的呢,让我们考虑平移的意义,按照矢量的定义,移动前后的差值也是一个矢量(多说两句,假设A从p点平移到q点,成为A’,这个差值不是说A'-A,因为两个矢量不在一个点上,而是指任意一个在q点的矢量B-A‘,这个差是矢量,这是数学上矢(向)量空间的定义:同一点的矢量可以加减,结果都是矢量。不在同一点的矢量直接加减的结果不一定!所以A'-A不是矢量量!)这个矢量当然是个张量(矢量就是1维张量),换言之应该能在任何坐标系下面都是统一描述的,这样定义的平行才有价值,否则坐标系一换,你的矢量差就乱变,没法统一。换言之,矢量的平移是从数学的考虑,定义出来的一种东东。在平坦空间中就退化成简单的欧式平移。
按照这么些定义,就能吭哧吭哧的列方程,然后吭哧吭哧的把联络解出来,解用什么表述呢?用度规张量。
那么啥是度规张量呢?简单的说,度规张量是给定空间(这里的空间是数学上的空间,物理上的时空也是空间)的一种内在属性,相当于空间给定了,度规张量就给定了,当然具体值在各个点可能不同。更进一步,度规刻画的是空间中距离和坐标的关系。比如平坦空间中,两个点a和b距离是啥?距离就是x平方+y平方+z平方(我们日常生活需要开方方便后续运算,在数学上则没必要开方),那么度规就是一个单位矩阵。四维闵科夫斯基空间(狭义相对论中的空间)度规是对角线为-1,1,1,1的矩阵。这两种空间度规虽然不一样,但都是常量。有些空间度规是随坐标改变的。同时这两种空间四个轴都正交,距离不涉及时间*空间这种量,但是有的空间坐标轴不正交就会出现这种量。这么些情况更复杂一些,但是总而言之,度规是一个空间的内在属性,就像普通坐标系中一个刻度表示多大单位一样,一旦空间给定,度规就定了。&所谓给定,是张量意义下的给定。比如不同坐标系同一点度规很可能不同,但遵守张量的法则。再强调一次,张量不是不同坐标系下一样的量,而是”依照坐标变换规律对应变换的量“,换言之你在a坐标下算出一个张量,在b坐标下他是可能会变,但是只要告诉你a是怎么变到b的,你就能对应的算出来,在这个意义下,度规是惟一的。&罗嗦两句,同一个度规其实有多种形式,比如一个二维空间距离定义为4xy,那么我们可以写成4*xy,也可以写成3*xy+1*yx(不管什么空间,坐标都是数值,是可以交换乘的,张量的各个分量也是数值也可以交换乘,但是张量本身不能交换乘!)。那么为了运算简单,大家就定义度规是对称的,也就是用4xy=2xy+2yx的形式。你说我不服,偏要用4xy+0yx的格式,也是等价的,只不过运算变得很复杂。
好了,曲率张量粗略的概念讲完了。我们时空的黎曼曲率张量是四维的,爱爷爷用了一些手段折算成了一些二维张量的组合。
另一方面是动能张量,这个描述的是物体所具有的能量动量(这是一个东东在四个维度的分量,一定要建立起这个概念!)的密度(密度代表对单位求导)在四个维度的分量,拿能量部分来说,就是能量的密度(能量和质量是一个东东,可以就理解为我们常说的密度的推广,严格说还要区分密度和流,不过都当作密度理解没问题的)在时间轴,x轴,y轴,z轴的分量。动量密度的三个分量同理。
这个动能张量是两维的,第一个维度是说你是啥东西的密度(能量?动量?),第二个维度是说你是啥上面的分量(1时间+3空间)。
爱因斯坦的引力方程,就是建立起动能张量――也就是各种表征物体的密度(宏观低速你可以只考虑质量)在四个维度上的分量――和时空中曲率的数值关系。
你想像下两边积分,密度积分就是质量,曲率积分就是时空,不严密的哈,只是我这么记忆。
那么广相就从完全不同的角度,解释了引力是个啥:引力是质量引起的时空弯曲效应,因为时空弯曲了,测地线也就更改,路径自然更改。
这么个方程表明了,引力是一种几何效应,是时空本身的一种改变,所以引力场虽然由质量产生,但是作用到物质上的效果(加速度)和该物质的质量无关。你弯曲一张纸,纸上的文字不管中文英文大小,改变方式是完全一样的。
广相出来的时候,没有社会生产的需求(广相的应用现在也不算很多),没有无法解释的实验现象(比如黑体辐射之于量子物理,以太实验之于狭义相对论,唯有个水星近日点问题比较棘手,但是牛顿力学也能解释:还有未发现的星体),没有太多人帮忙(合作交流是有的,但是比起其他伟大发现,太少了),是个纯粹的脑洞派三无理论。
广相惟一依靠的就是老爱变态的物理想象力和直觉,所有人都在批评狭义相对论时,提出的问题看着很尖锐,其实都是佯谬,根本不是错误。真正看出狭相问题的只有爱爷爷自己:惯性系凭什么具有超然的地位?
然后就是十年一剑,三无理论一战成名。
所以老爱爷爷,真的太牛逼了。
每当遇到有人和我说达芬奇、特斯拉如何如何牛逼,完爆爱因斯坦的时候,我会建议他先看懂老爱的引力方程再讨论这个问题。[ 此帖被fcmorrowind2在 10:06修改 ]
爱因斯坦的相对论……
嗯,就是这样的……
做一个有深度的JR......
引用1楼 @ 发表的:
爱因斯坦的相对论……
嗯,就是这样的……
引用2楼 @ 发表的:
这福利不符合我的口味……
做一个有深度的JR......
楼主,你问的是狭义相对论还是广义相对论?
广义相对论,我不懂。
你要是问狭义相对论的话
我还是不懂
待你长发及腰,小心上厕所沾到屎。
“孩子咳嗽老不好” “多半是装的 打一顿就好”
“别人对你说过最违心的话是什么”“说我长得丑”
引用3楼 @ 发表的:
这福利不符合我的口味……
第一次街上发帖,也不是很明白
引用4楼 @ 发表的:楼主,你问的是狭义相对论还是广义相对论?
广义相对论,我不懂。
你要是问狭义相对论的话
我还是不懂
在街上发这个贴算是发错地方了。这可不是就街上“211”“985”能给你答案的问题。而且相对论应该不是几言几语能概括的东西。
会让你艹到自己的一套理论
& & & & &[ 此帖被纳达 01:12修改 ]
狭义相对论就是运动速度越快,自身时间就越慢。你接近光速旅游一百光年,在我们看来你花了一百年,但实际上你只过了几天
我建议你多看看科幻类的电影,星际穿越之类的,看完之后你就会发现电影真的很好看。
相对论就是憋尿等下课五分钟比陪妹子吃饭两个小时要长得多
光会转弯应该是在说广义相对论
绕着一棵树跑,只要足够快,达到光速,你就可以和自己py交易。
……一下要说,我还真不太会说…可能我理解不够透彻……做题大概就背背公式,动物变重,动尺收缩,时间膨胀吧……我也只懂一点点,可能皮毛都算不上…发自手机虎扑
你绕着树跑,如果速度足够快,就可以艹到自己。
爱梅西,更爱皇马!
相对论跟量子力学不看数学公式根本不可能理解。
楼主还是不要想太多。
这个问题,就别来步行街问了,没几个能领悟透
作为一个理科生,我也不懂。。。
自认为懂得人,你让他讲,他自己都讲不明白,背几个结论而已,,,这种人类历史巅峰理论就不是给普通人准备的
您需要登录后才可以回复,请
& 允许多选
85人参加识货团购397.00元118人参加识货团购1299.00元55人参加识货团购258.00元128人参加识货团购199.00元18人参加识货团购308.00元375人参加识货团购319.00元82人参加识货团购68.00元39人参加识货团购99.00元67人参加识货团购369.00元114人参加识货团购399.00元37人参加识货团购249.00元52人参加识货团购328.00元

我要回帖

更多关于 爱因斯坦解释相对论 的文章

 

随机推荐