爱因斯坦的相对论揭示了时间和空间的 爱因斯坦的相对论

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爱因斯坦的相对论
相对论是关于时间空和引力的理论,主要由爱因斯坦创立 。根据研究对象的不同,可以分为狭义相对论和广义相对论 。相对论和量子力学的引入给物理学带来了革命性的变化,共同奠定了现代物理学的基础 。相对论极大地改变了宇宙和自然的常识概念,提出了相对论、四维时间空、弯曲时间空等新概念 。但近年来,人们对物理理论的分类有了新的认识——根据其理论是否具有确定性来划分经典和非经典物理,即“非经典量子” 。从这个意义上说,相对论仍然是经典理论 。
这个理论取代了200年前主要由艾萨克·牛顿创立的力学理论,从而改变了20世纪的理论物理和天文学 。介绍了一些概念,包括时间空、同时性的相对性、运动学、引力时间膨胀和劳仑收缩 。在物理学领域,相对论改进了基本粒子及其基本相互作用的科学,并迎来了核时代 。此外,中子星、黑洞、重力波都是相对论、物理宇宙学、天体物理学预言的 。
爱因斯坦在1905年关于运动物体电动力学的论文中引入了狭义相对论 。
狭义相对论基于经典力学的以下两个相互矛盾的假设:
狭义相对论原理(狭义协变原理):所有惯性参照系的权重相同,即物理定律在任何惯性参照系中的形式都是相同的 。这意味着,对于一个仍在实验室中的观察者,和一个相对于实验室高速匀速运动的电子,物理定律是一样的 。
光速不变原理:true 空中的光速在任何参考系中都是不变的 。中微子超光速现象的实验已经被证明是错误的,不能推翻相对论 。
由此产生的理论比经典力学更能应付实验 。例如,假设2解释了麦弗逊-莫雷实验的结果 。此外,这一理论还有许多令人惊讶的发现 。其中一些是:
同时性的相对性:在空之间不同位置的两个事件的同时性不具有绝对意义,所以我们不能肯定地说它们是否同时 。如果这两个事件同时发生在一个参考系中,那么它们不会同时发生在相对于原参考系以相同速度运动的另一个新参考系中(唯一的例外是新参考系的运动方向刚好垂直于两个事件的连线空) 。
时间膨胀:所有相对于惯性系运动的时钟都会变慢,这种效应已经被劳仑-Z变换精确地描述了 。
光速不变原理:在true 空中,物理物体、信息或场线的传播速度不能超过光速 。
质能等效:E = mc2,能量和质量等效,可以互换 。
狭义相对论中的质量:物体的总能量 。
狭义相对论的定义是用劳仑变换代替经典力学的伽利略变换 。(参见麦克斯韦方程组电磁学) 。
光速不变原理
光速不变的原理是狭义相对论的两个基本假设之一 。在狭义相对论中是指光在true 空中的传播速度相对于观测者是常数,与光源和观测者参考系的相对运动无关 。这个值是299,792,458 m/s光速不变原理是通过联立求解麦克斯韦方程组得到的,并被迈克尔逊-莫雷实验证实 。光速不变原理是爱因斯坦建立他的狭义相对论的基本出发点之一 。在广义相对论中,由于所谓的惯性参照系不复存在,爱因斯坦引入了广义相对论原理,即物理定律的形式在所有参照系中都是不变的,这也使得光速不变原理适用于所有参照系 。
爱因斯坦在1915年前后发表的一系列论文中给出了广义相对论的最初形式 。他首先注意到一个被称为(弱)等效原理的实验事实:引力质量和惯性质量相等(目前的实验证明,在{ style 10 {-12}} 10 {-12})的精度范围内,引力质量和惯性质量的差别仍然是看不见的) 。这个事实也可以理解为,当除重力外没有其他力时,所有质量小(即自身质量可以忽略)的测试物体在同一个重力场中以相同的方式运动 。在这种情况下,我们不妨认为引力实际上并不是一种“力”,而是一种时间空效应,即物体的质量(准确地说,应该是非零动态张量)可以产生时间空弯曲,而引力的来源就是这个时间空弯曲对测试物体引力的几何效应 。此时所有的测试物体都在这个弯曲时间空内做惯性运动,它们的轨迹正好是这个弯曲时间空的测地线,都服从测地线方程 。爱因斯坦用这个* * *得到了他的广义相对论 。