爱因斯坦的相对论广义相对论中时间与空间是怎样...

爱因斯坦的相对论具体是在什么时间诞生?_百度知道
爱因斯坦的相对论具体是在什么时间诞生?
相论关于空引力基本理论主要由斯坦(Albert Einstein)创立狭义相论(特殊相论)广义相论(般相论)相论基本假设光速变原理相性原理等效原理相论量力现代物理两基本支柱奠定经典物理基础经典力适用于高速运物体微观条件物体相论解决高速运问题;量力解决微观亚原条件问题相论极改变类宇宙自识性观念提同相性四维空弯曲空间等全新概念【相论提程】  除量理论外<img class="word-replace" src="/api/getdecpic?picenc=0ad05刚刚博士位斯坦发表篇题《论体电力》文章引发二十世纪物理另场革命文章研究物体运光现象影响经典物理面另难题   十九世纪叶麦克斯韦建立电磁场理论并预言光速C传播电磁波存十九世纪末实验完全证实麦克斯韦理论电磁波传播速度C谁言呢流行看整宇宙空间充满种特殊物质叫做太电磁波太振传播发现充满矛盾理论认球静止太运根据速度迭加原理球沿同向传播光速度必定实验否定结论认太球带着走明显与文些观测结符   1887迈克尔逊莫雷利用光干涉现象进行非精确测量仍没发现球相于太任何运洛仑兹(H.A.Lorentz)提假设认切太运物体都要沿运向收缩由证明即使球相太运迈克尔逊能发现斯坦完全同思路研究问题指要摒弃牛顿所确立绝空间绝间概念切困难都解决根本需要太   斯坦提两条基本原理作讨论运物体光现象基础第叫做相性原理说:坐标系K&#39;相于坐标系K作匀速运没转则相于两坐标系所做任何物理实验都能区哪坐标系K哪坐标系K′第二原理叫光速变原理说光(真空)速度c恒定依赖于发光物体运速度   表面看光速变似乎与相性原理冲突按照经典力速度合则于K′K两做相匀速运坐标系光速应该斯坦认要承认两原理没抵触必须重新析间与空间物理概念   经典力速度合则实际依赖于两假设:1.两事件发间间隔与测量间所用钟运状态没关系;2.两点空间距离与测量距离所用尺运状态关  斯坦发现承认光速变原理与相性原理相容两条假设都必须摒弃钟同发事件另钟定同同性相性两相运坐标系测量两特定点间距离数值再相等距离相性   设K坐标系事件用三空间坐标x、y、z间坐标t确定K′坐标系同事件由x′、y′、z′t′确定则斯坦发现x′、y′、z′t′通组程由x、y、zt求两坐标系相运速度光速c程唯参数程早由洛仑兹所称洛仑兹变换   利用洛仑兹变换容易证明钟运变慢尺运要比静止短速度相加满足新则相性原理表达明确数条件即洛仑兹变换带撇空变量x&#39;、y&#39;、z&#39;、t&#39;代替空变量x、y、z、t任何自定律表达式仍取与原完全相同形式称普遍自定律于洛仑兹变换协变点我探索普遍自定律面具非重要作用   外经典物理间绝直充着同于三空间坐标独立角色斯坦相论间与空间联系起认物理现实世界各事件组每事件由四数描述四数空坐标tx、y、z构四维连续空间通称闵夫斯基四维空间相论用四维式考察物理现实世界自狭义相论导致另重要结关于质量能量关系斯坦前物理家直认质量能量截同别守恒量斯坦发现相论质量与能量密两守恒定律结合定律给著名质量-能量公式:E=mc^2其c光速于质量看作能量量度计算表明微质量蕴涵着巨能量奇妙公式类获取巨能量制造原弹氢弹及利用原能发电等奠定理论基础   斯坦引入些全新概念部物理家其包括相论变换关系奠基洛仑兹都觉难接受旧思想障碍使新物理理论直代才广物理家所熟悉连瑞典皇家科院<img class="word-replace" src="/api/getdecpic?picenc=0ad22诺贝尔奖金授予斯坦说由于理论物理贡献更由于发现光电效应定律于相论字未提   斯坦于1915进步建立起广义相论狭义相性原理仅限于两相做匀速运坐标系广义相论性原理匀速运限制取消引入等效原理认我能区引力效应非匀速运即非匀速运引力等效进析光线靠近行星附近穿受引力弯折现象认引力概念本身完全必要认行星质量使附近空间变弯曲光线走短程线基于些讨论斯坦导组程确定由物质存产弯曲空间几何利用程斯坦计算水星近点位移量与实验观测值完全致解决期解释困难问题使斯坦激已写给埃伦菲斯特信写道:……程给近点确数值想象我高兴几我高兴知才   191511月25斯坦题万引力程论文提交给柏林普鲁士科院完整论述广义相论篇文章仅解释文观测发现水星轨道近点移谜且预言:星光经太阳发偏折偏折角度相于牛顿理论所预言数值两倍第世界战延误数值测定19195月25全食给提供战第观测机英丁顿奔赴非洲西海岸普林西比岛进行观测11月6汤姆逊英皇家皇家文联席议郑重宣布:证实斯坦牛顿所预言结称赞道类思想史伟斯坦发现岛整整科思想新陆泰晤士报科革命题重新闻做报道消息传遍全世界斯坦举世瞩目名广义相论提高神般受敬仰宝座   广义相论实验检验表现越越浓厚兴趣由于太阳系内部引力场非弱引力效应本身非广义相论理论结与牛顿引力理论偏离观测非困难七十代由于射电文进展观测距离远远突破太阳系观测精度随提高特别19749月由麻省理工院泰勒惠斯勒用305米口径型射电望远镜进行观测发现脉冲双星星伴星引力作用相互绕行周期<img class="word-replace" src="/api/getdecpic?picenc=0a表面引力比太阳表面强十万倍球甚至太阳系内能获检验引力理论实验室经达十余观测与广义相论预言符合非结由于重贡献泰勒惠斯勒获<img class="word-replace" src="/api/getdecpic?picenc=0a006c655f93诺贝尔物理奖觉答案,请参考 相论
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斯坦于1915进步建立起广义相论狭义相性原理仅限于两相做匀速运坐标系广义相论性原理匀速运限制取消引入等效原理认我能区引力效应非匀速运即非匀速运引力等效进析光线靠近行星附近穿受引力弯折现象认引力概念本身完全必要认行星质量使附近空间变弯曲光线走短程线基于些讨论斯坦导组程确定由物质存产弯曲空间几何利用程斯坦计算水星近点位移量与实验观测值完全致解决期解释困难问题使斯坦激已写给埃伦菲斯特信写道:……程给近点确数值想象我高兴几我高兴知才   191511月25斯坦题万引力程论文提交给柏林普鲁士科院完整论述广义相论篇文章仅解释文观测发现水星轨道近点移谜且预言:星光经太阳发偏折偏折角度相于牛顿理论所预言数值两倍第世界战延误数值测定19195月25全食给提供战第观测机英丁顿奔赴非洲西海岸普林西比岛进行观测11月6汤姆逊英皇家皇家文联席议郑重宣布:证实斯坦牛顿所预言结称赞道类思想史伟斯坦发现岛整整科思想新陆泰晤士报科革命题重新闻做报道消息传遍全世界斯坦举世瞩目名广义相论提高神般受敬仰宝座
爱因斯坦1905年创立狭义相对论,1915年创立广义相对论
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爱因斯坦相对论|目&#8203;前&#8203;世&#8203;界&#8203;上&#8203;最&#8203;伟&#8203;大&#8203;的&#8203;理&#8203;论
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爱因斯坦的相对论是什么?
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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...
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相论基本原理:1.光速变原理光速于任何惯性系沿任何向均c并与光源运关2.相性原理所惯性系都等价物理规律于所惯性系都相同形式
参考资料:
郭硕鸿《电动力学》第三版
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出门在外也不愁爱因斯坦的广义相对论中时间与空间是怎样的一个概念?_百度知道
爱因斯坦的广义相对论中时间与空间是怎样的一个概念?
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 主条目: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 主条目: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,实郸鸡策课匕酒察旬畅莫际是绕着地球表面的大圆走。
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【狭义相对论】 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。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。 狭义相对论基本原理 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,得出郸鸡策课匕酒察旬畅莫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。 狭义相对论效应 根据狭义相对性原理,惯性系是完全等价的,因此,在同一个惯性系中,存在统一的时间,称为同时性,而相对论证明,在不同的惯性系中,却没有统一的同时性,也就是两个事件(时空点)在一个惯性系内同时,在另一个惯性系内就可能不同时,这就是同时的相对性,在惯性系中,同一物理过程的时间进程是完全相同的,如果用同一物理过程来度量时间,就可在整个惯性系中得到统一的时间。在今后的广义相对论中可以知道,非惯性系中,时空是不均匀的,也就是说,在同一非惯性系中,没有统一的时间,因此不能建立统一的同时性。 相对论导出了不同惯性系之间时间进度的关系,发现运动的惯性系时间进度慢,这就是所谓的钟慢效应。可以通俗的理解为,运动的钟比静止的钟走得慢,而且,运动速度越快,钟走的越慢,接近光速时,钟就几乎停止了。 尺子的长度就是在一惯性系中&同时&得到的两个端点的坐标值的差。由于&同时&的相对性,不同惯性系中测量的长度也不同。相对论证明,在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短,这就是所谓的尺缩效应,当速度接近光速时,尺子缩成一个点。 由以上陈述可知,钟慢和尺缩的原理就是时间进度有相对性。也就是说,时间进度与参考系有关。这就从根本上否定了牛顿的绝对时空观,相对论认为,绝对时间是不存在的,然而时间仍是个客观量。比如在下期将讨论的双生子理想实验中,哥哥乘飞船回来后是15岁,弟弟可能已经是45岁了,说明时间是相对的,但哥哥的确是活了15年,弟弟也的确认为自己活了45年,这是与参考系无关的,时间又是&绝对的&。这说明,不论物体运动状态如何,它本身所经历的时间是一个客观量,是绝对的,这称为固有时。也就是说,无论你以什么形式运动,你都认为你喝咖啡的速度很正常,你的生活规律都没有被打乱,但别人可能看到你喝咖啡用了100年,而从放下杯子到寿终正寝只用了一秒钟。
时间与空间是相对的
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