狭义相对论

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什么是狭义相对论

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解析:

狭义相对论

1905年,出生于德国的美籍物理学家阿尔伯特·爱因斯坦(1879——1955)发表了狭义相对论。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)而变化。该理论解决了许多困扰了物理学家们很长时间的问题,这个理论形成了一个著名的公式:E=MC2,也就是能量(E)等于质量(M)乘以光速(C)的平方。

相对时间

狭义相对论认为时间不是绝对的(即固定不变的)。爱因斯坦指出,随着物体(观察者所见到的)线性运动速度的加快,时间会变慢。使用同步原子钟已证实了这个结论的正确性,将一个钟表留在地面上,而携带另一个以很快速度移动(如在喷气式飞机上),随后进行比较,静止的钟表总比另一个稍微快一点。



相对长度

爱尔兰物理学家乔治·佛兹杰拉德(1851——1901)提出,物质会在运动的方向上收缩(缩小),这意味着根据一个静止观察者的观点,一枚以接近光线运行的火箭所表现出的长度会比它静止时更短,尽管乘坐火箭的人看来并没有什么两样。爱因斯坦指出,任何物体以光速运动时,其长度将会缩短为零。

时空

爱因斯坦发表他的相对论二百年前,英国物理学家艾萨克·牛顿(1643——1727)提出时间和空间都是绝对的,空间和时间是完全分开的。然而,在相对论数学中,时间和三维空间——长、宽和高,一起构成一个四维空间框架,叫做时空关联集。

质量和能量

爱因斯坦从他的狭义相对论中推导出等式E=MC2(这里E是能量,M是质量,C是恒定的光速),他用这个等式解释了质量和能量是等价的。现在认为,质量和能量是同一种物质的不同形式,称为质能。例如,如果一个物体的能量减少了一定量E,则它的质量也减少等于MC2的量,然而,质能不会消失,只不过以另一种形式被释放,它叫辐射能量。

伽利略相对性原理 经典物理学是从否定亚里士多德的时空观开始的。 当时曾有一场激烈的争论。赞成哥白尼学说的人主张地球在运动,维护亚里士多德-托勒密体系的人则主张地静说。地静派有一条反对地动说的强硬理由:如果地球是在高速地运动,为什么在地面上的人一点也感觉不出来呢?这的确是不能回避的一个问题。

1632年,伽利略出版了他的名著《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。书中那位地动派的“萨尔维阿蒂”对上述问题给了一个彻底的回答。他说:“把你和一些朋友关在一条大船甲板下的主舱里,让你们带着几只苍蝇、蝴蝶和其他小飞虫,舱内放一只大水碗,其中有几条鱼。然后,挂上一个水瓶,让水一滴一滴地滴到下面的一个宽口罐里。船鱼向各个方向随便游动,水滴滴进下面的罐口,你把任何东西扔给你的朋友时,只要距离相等,向这一方向不必比另一方向用更多的力。你双脚齐跳,无论向哪个方向跳 过的距离都相等。当你仔细地观察这些事情之后,再使船以任何速度前进,只要运动是匀速,也不忽左忽右地摆动,你将发现,所有上述现象丝毫没有变化。你也无法从其中任何一个现象来确定,船是在运动还是停着不动。即使船运动得相当快,你跳向船尾也不会比跳向船头来得远。虽然你跳到空中时,脚下的船底板向着你跳的相反方向移动。你把不论什么东西扔给你的同伴时,不论他是在船头还是在船尾,只要你自己站在对面,你也并不需要用更多的力。水滴将象先前一样,滴进下面的罐子,一滴也不会滴向船尾。虽然水滴在空中时,船已行驶了许多柞(为大指尖到小指尖伸开之长,通常为九英寸,是古代的一种长度单位)。鱼在水中游向水碗前部所用的力并不比游向水碗后部来得大;它们一样悠闲地游向放在水碗边缘任何地方的食饵。最后,蝴蝶和苍蝇继续随便地到处飞行,它们也决不会向船尾集中,并不因为它们可能长时间留在空中,脱离开了船的运动,为赶上船的运动而显出累的样子。”

萨尔维阿蒂的大船道出一条极为重要的真理,即:从船中发生的任何一种现象,你是无法判断船究竟是在运动还是停着不动。现在称这个论断为伽利略相对性原理。

用现代的语言来说,萨尔维阿蒂的大船就是一种所谓惯性参考系。就是说,以不同的匀速运动着而又不忽左忽右摆动的船都是惯性参考系。在一个惯性系中能看到的种种现象,在另一个惯性参考系中必定也能无任何差别地看到。亦即,所有惯性参考系都是平权的、等价的。我们不可能判断哪个惯性参考系是处于绝对静止状态,哪一个又是绝对运动的。

伽利略相对性原理不仅从根本上否定了地静派对地动说的非难,而且也否定了绝对空间观念(至少在惯性运动范围内)。所以,在从经典力学到相对论的过渡中,许多经典力学的观念都要加以改变,唯独伽利略相对性原理却不仅不需要加以任何修正,而且成了狭义相对论的两条基本原理之一。

狭义相对论的两条原理 1905年,爱因斯坦发表了狭义相对论的奠基性论文《论运动物体的电动力学》。关于狭义相对论的基本原理,他写道: “下面的考虑是以相对性原理和光速不变原理为依据的,这两条原理我们规定如下:

1.物理体系的状态据以变化的定律,同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是用两个在互相匀速移动着的坐标系中的哪一个并无关系。

2.任何光线在“静止的”坐标系中都是以确定的速度c运动着,不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。”

其中第一条就是性原理,第二条是光速不变性。整个狭义相对论就建筑在这两条基本原理上。

爱因斯坦的哲学观念是,自然界应当是和谐而简单的。的确,他的理论常有一种引人注目的特色:出于简单而归于深奥。狭义相对论就是具有这种特色的一个体系。狭义相对论的两条基本原理似乎是并不难接受的“简单事实”,然而它们的推论却根本地改变了牛顿以来物理学的根基。

后面我们将开始这种推论。


什么是狭义相对论

1、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。“狭义”表示它只适用于惯性参考系。这个理论的出发点是两条基本假设:狭义相对性原理和光速不变原理。理论的核心方程式是洛伦兹变换(群)(见惯性系坐标变换)。狭义相对论预言了牛顿经典物理学所没有的一些新效应(相对论效应),如时间膨胀 、长度收缩、横向多普勒效应、质速关系、质能关系等。狭义相对论已经成为现代物理理论的基础之一:一切微观物理理论(如基本粒子理论)和宏观引力理论(如广义相对论)都满足狭义相对论的要求。这些相对论性的动力学理论已经被许多高精度实验所证实。2、狭义相对论不仅包括如时间膨胀等一系列推论,而且还包括麦克斯韦-赫兹方程变换等。狭义相对论需要使用引入张量的数学工具。3、狭义相对论是对艾萨克·牛顿时空理论的拓展,要理解狭义相对论就必须理解四维时空,其数学形式为闵可夫斯基几何空间。4、现在对于物理理论新的分类标准,是以其理论是否是决定论来划分经典与非经典的物理学,非量子理论都可以叫经典或古典理论。在此意义上,狭义相对论仍然是一种经典的理论。


狭义相对论和广义相对论是什么?

狭义相对论指出,一个人运动速度越快,这个人的时间就越慢,当一个物体的运动速度达到光速时,那么他的时间就是静止。广义相对论是描述物质之间引力互相作用的科学理论,最早是由科学家爱因斯坦提出的,于1916年正式向社会发表。广义相对论是现代物理学的主要组成部分。它基于空间的“弯曲”能力来解释引力,或者更准确地说,它将引力与时空的几何变化联系起来了。狭义相对论和广义相对论的特点其实狭义相对论解决了一个物理学的重大矛盾。在爱因斯坦之前,最成功的两个理论分别是牛顿提出的牛顿力学和麦克斯韦提出麦克斯韦方程。只不过这两个理论有个矛盾,那就是光速。狭义相对论适用范围仅仅是惯性系(也就是不受力的参考系),如果一个参考系有加速度,就不是惯性系。爱因斯坦以“光速不变原理”和“相对性原理”为基础假设,推导出了狭义相对论。这个过程就有点像平面几何,就只有五条公设,但是能搞出一整套体系。

狭义相对论和广义相对论分别是什么?

狭义相对论和广义相对论的区别是,前者讨论的是匀速直线运动的参照系之间的物理定律,后者则推广到具有加速度的参照系中,并在等效原理的假设下,广泛应用于引力场中。相对论的研究发现,使人类对宇宙和自然的常识性概念产生了翻天覆地的变化,'弯曲时空'、'四维时空'等一系列的全新概念刷新了全人类对时、空间的认知。根据相对论的说法,在四维空间中加上时间轴这一尺后,物体的速度就会与时间成反比。空间中的物体运动速度越快,时间就会变慢。当物体的速度。首先是“狭义相对论“:速度越快,时间流逝得越慢。相信许多掌握一些物理知识的朋友,应该了解这句话的意思。对于高速运动的物体,它的时间流逝要比低速运动的物体要慢。如果物体的速度能够达到光速,那么对于它而言时间就是静止的,是完全不存在的一个概念,因为光速相对于任何的参考系来说,它的速度都是恒定不变的。然后是“广义相对论”:引力越大,时间流逝得越慢。所谓的“引力”,也就是万有引力。我们知道光线在经过一些大质量的天体时,原有的直线的传播路径会发生偏折,这就是由于大引力的物质,让周围的时空发生了扭曲,所以光线传播的路径也就扭曲了。而引力导致的时空扭曲,让时空的曲率变大,相对的时间流逝就变得越来越慢了。最开始这只是爱因斯坦做出的预言,但是随着科学技术的不断进步,这一预言也被不断证实,成为了客观存在的一种物理现象。而一旦物体的引力大到了一定程度,连光线也无法逃脱(就是所谓的黑洞),那么这里的时空曲率也变成了负数,也就是时间会“倒流”。所以有人认为“黑洞”是时间旅行的通道,也正是因为这一原因。

什么是狭义相对论

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。“狭义”表示它只适用于惯性参考系。这个理论的出发点是两条基本假设:狭义相对性原理和光速不变原理。理论的核心方程式是洛伦兹变换(群)(见惯性系坐标变换)。狭义相对论预言了牛顿经典物理学所没有的一些新效应(相对论效应),如时间膨胀 、长度收缩、横向多普勒效应、质速关系、质能关系等。狭义相对论已经成为现代物理理论的基础之一:一切微观物理理论(如基本粒子理论)和宏观引力理论(如广义相对论)都满足狭义相对论的要求。这些相对论性的动力学理论已经被许多高精度实验所证实。

狭义相对论什么意思

狭义相对论和广义相对论两个结合在一起构成了相对论力学。狭义相对论由special relativity(SR),翻译汉化过来的,它是相对论里面的一种特殊(special)情况。狭义相对论是广义相对论里面的一种特殊情况。

这些结论产生的过程是花费了伟大的科学家爱因斯坦10年时间才探索出来的。之所以导致这个结论在当时推广很困难,是因为在那个时代对引力的解释很困难。狭义相对论是一种没有引力的理想情况下存在的,也就是指时空是平直的。这与广义相对论的引力理论相冲突。但是广义相对论在平直时空就自然而然退化成了狭义相对论。



得出狭义相对论的过程利用了等效原理。爱因斯坦的等效原理,即当我们在一条弯曲的线上,取无穷小的一段线时,我们就可以把这些小的曲线等效地看成一部分直线段。在这个问题中,广义相对论的研究对象就是这个弯曲的线,狭义相对论的研究对象就是这一段足够小的线段。这个等效原理讲的就是一个有引力作用的系统中,在广义相对论的前提下。我们也可以通过无效小的划分,然后等效出一个局部时空看起来平的,看成一个没有引力的狭义相对论系统。



为了达到“看起来”没有引力,需要选择一个特定参考东西。从数学角度上讲,就是选择一个类似坐标系的东西,就比如著名的爱因斯坦电梯,只要电梯选择自由下落,那么电梯里面看起来是没有引力了。

所以,狭义相对论是广义相对论的一种在没有引力作用下的特殊情况。


什么叫狭义相对论

狭义相对论和广义相对论两个结合在一起构成了相对论力学。狭义相对论由special relativity(SR),翻译汉化过来的,它是相对论里面的一种特殊(special)情况。狭义相对论是广义相对论里面的一种特殊情况。

这些结论产生的过程是花费了伟大的科学家爱因斯坦10年时间才探索出来的。之所以导致这个结论在当时推广很困难,是因为在那个时代对引力的解释很困难。狭义相对论是一种没有引力的理想情况下存在的,也就是指时空是平直的。这与广义相对论的引力理论相冲突。但是广义相对论在平直时空就自然而然退化成了狭义相对论。



得出狭义相对论的过程利用了等效原理。爱因斯坦的等效原理,即当我们在一条弯曲的线上,取无穷小的一段线时,我们就可以把这些小的曲线等效地看成一部分直线段。在这个问题中,广义相对论的研究对象就是这个弯曲的线,狭义相对论的研究对象就是这一段足够小的线段。这个等效原理讲的就是一个有引力作用的系统中,在广义相对论的前提下。我们也可以通过无效小的划分,然后等效出一个局部时空看起来平的,看成一个没有引力的狭义相对论系统。



为了达到“看起来”没有引力,需要选择一个特定参考东西。从数学角度上讲,就是选择一个类似坐标系的东西,就比如著名的爱因斯坦电梯,只要电梯选择自由下落,那么电梯里面看起来是没有引力了。

所以,狭义相对论是广义相对论的一种在没有引力作用下的特殊情况。


狭义相对论简单解释

狭义相对论简单解释:一个人运动速度越快,这个人的时间就越慢,当一个物体的运动速度达到光速时,那么他的时间就是静止。举个通俗的例子:看到一个物体,是因为它发光,但是如果以光速远离这个物体运动,就不会看到它。假如物体在0.1s发出一束光,那么0.1秒前发出的光永远看不到,就是说0.1秒是永远过不了的,所以来说,时间就停止了。如果小于光速,那么同样道理,时间会缩短。就好比看到一辆火车过来时,如果以火车的速度与它同向运动,那火车就不会超过大家。狭义相对论不但可以解释经典物理学所能解释的全部物理现象,还可以解释一些经典物理学所不能解释的物理现象,并且预言了不少新的效应。它导致了光速是极限速度,导致了不同地点的同时性只有相对意义,预言了长度收缩和时钟变慢,给出了爱因斯坦速度相加公式、质量随速度变化的公式和质能关系。此外,按照狭义相对论,光子的静止质量必须是零。

狭义相对论通俗解释 什么是狭义相对论

1、狭义相对论预言了牛顿经典物理学所没有的一些新效应(相对论效应),如时间膨胀、长度收缩、横向多普勒效应、质速关系、质能关系等。

2、狭义相对论已经成为现代物理理论的基础之一:一切微观物理理论(如基本粒子理论)和宏观引力理论(如广义相对论)都满足狭义相对论的要求。这些相对论性的动力学理论已经被许多高精度实验所证实。

3、狭义相对论不仅包括如时间膨胀等一系列推论,而且还包括麦克斯韦-赫兹方程变换等。狭义相对论需要使用引入张量的数学工具。狭义相对论是对牛顿时空理论的拓展,要理解狭义相对论就必须理解四维时空,其数学形式为闵可夫斯基几何空间。


狭义相对论简单解释

自然界中的很多现象是很奇妙的,有的现象还不能被解释。狭义相对论是爱因斯坦提出来的。爱因斯坦是一个天才,他很聪明,善于思考,洞察宇宙,在那个时代他就是一个神话,他的智慧给人类创造出来很多价值和财富,更是留下了很多著名的理论,到现在为止,为人类的发展做出了巨大的贡献。可以说爱因斯坦是一个富有智慧头脑和远见的人。他的狭义相对论主要体现在狭义相对论上面,简单的解释就是一个人运动的速度越快说明他的时间就越慢。


狭义相对论简单解释

广义相对论和狭义相对论从诞生那一天开始就一直被质疑着。质疑他们的不仅仅是很多不明白它的普通人,甚至很多科学家也经曾经反对它,主要是不理解,接下来给大家简单的解释一下狭义相对论。狭义相对论指出,一个人运动速度越快,这个人的时间就越慢,当一个物体的运动速度达到光速时,那么他的时间就是静止。举个通俗的例子:看到一个物体,是因为它发光,但是如果以光速远离这个物体运动,就不会看到它。假如物体在0.1s发出一束光,那么0.1秒前发出的光永远看不到,就是说0.1秒是永远过不了的,所以来说,时间就停止了。如果小于光速,那么同样道理,时间会缩短。就好比看到一辆火车过来时,如果以火车的速度与它同向运动,那火车就不会超过大家。狭义相对论相对来说是很难理解的,可以通过物体与光速的对比就可以对狭义相对论有一个很好的解释。


狭义相对论的两条基本原理是什么?

狭义相对论的两条基本原理是狭义相对性原理和光速不变原理。1、狭义相对性原理一切物理定律(除引力外的力学定律、电磁学定律以及其他相互作用的动力学定律)在所有惯性系中均有效;或者说,一切物理定律(除引力外)的方程式在洛伦兹变换下保持形式不变。不同时间进行的实验给出了同样的物理定律,这正是相对性原理的实验基础。2、光速不变原理光在真空中总是以确定的速度c传播,速度的大小同光源的运动状态无关。在真空中的各个方向上,光信号传播速度(即单向光速)的大小均相同(即光速各向同性)。光速同光源的运动状态和观察者所处的惯性系无关。这个原理同经典力学不相容。有了这个原理,才能够准确地定义不同地点的同时性。

狭义相对论的基本原理

狭义相对论的基本原理是:狭义相对性原理和光速不变原理。狭义相对论的理论核心方程式是洛伦兹变换(群)(见惯性系坐标变换)。狭义相对论预言了牛顿经典物理学所没有的一些新效应(相对论效应),如时间膨胀 、长度收缩、横向多普勒效应、质速关系、质能关系等。狭义相对论已经成为现代物理理论的基础之一:一切微观物理理论(如基本粒子理论)和宏观引力理论(如广义相对论)都满足狭义相对论的要求。这些相对论性的动力学理论已经被许多高精度实验所证实。基本假设:狭义相对性原理一切物理定律(除引力外的力学定律、电磁学定律以及其他相互作用的动力学定律)在所有惯性系中均有效;或者说,一切物理定律(除引力外)的方程式在洛伦兹变换下保持形式不变。不同时间进行的实验给出了同样的物理定律,这正是相对性原理的实验基础。光速不变原理光在真空中总是以确定的速度c传播,速度的大小同光源的运动状态无关。在真空中的各个方向上,光信号传播速度(即单向光速)的大小均相同(即光速各向同性);光速同光源的运动状态和观察者所处的惯性系无关。这个原理同经典力学不相容。有了这个原理,才能够准确地定义不同地点的同时性。

广义和狭义相对论的简单解释

广义相对论的解释 关于引力与 时间 、空间 相互 关系的现代物理理论。1915-1916年由爱因斯坦提出。基本假设是:(1)广义 相对 性原理;(2)等效原理。其结论主要有:(1)水星近日点进动 规律 ;(2)光线在引力场中要弯曲;(3)光谱线在引力场中要向红端移动;(4)存在引力波;(5)存在引力透镜现象等。 词语分解 广义的解释 由本义而推广原意;趋向于一般化广义空间详细解释.推广以阐发其义蕴。《礼记·曲礼下》“祭王父曰皇祖考” 唐 孔颖达 疏:“此更为神设尊号,亦广其义也。” 清 王夫之 有《说文广义》。.范围较宽的定 相对论的解释 艾伯特;爱因斯坦所提出的理论,认为 物质 和能量是等效的,物体的质量随递增的 速度 而增加 一种关于 文化 的理论,认为 价值 、 * 标准 、 社会 准则的社会性体系,应该被人看作是和它们特定的历史发展的文化结构必然有

什么是狭义相对论

狭义相对论和广义相对论两个结合在一起构成了相对论力学。狭义相对论由special relativity(SR),翻译汉化过来的,它是相对论里面的一种特殊(special)情况。狭义相对论是广义相对论里面的一种特殊情况。

这些结论产生的过程是花费了伟大的科学家爱因斯坦10年时间才探索出来的。之所以导致这个结论在当时推广很困难,是因为在那个时代对引力的解释很困难。狭义相对论是一种没有引力的理想情况下存在的,也就是指时空是平直的。这与广义相对论的引力理论相冲突。但是广义相对论在平直时空就自然而然退化成了狭义相对论。



得出狭义相对论的过程利用了等效原理。爱因斯坦的等效原理,即当我们在一条弯曲的线上,取无穷小的一段线时,我们就可以把这些小的曲线等效地看成一部分直线段。在这个问题中,广义相对论的研究对象就是这个弯曲的线,狭义相对论的研究对象就是这一段足够小的线段。这个等效原理讲的就是一个有引力作用的系统中,在广义相对论的前提下。我们也可以通过无效小的划分,然后等效出一个局部时空看起来平的,看成一个没有引力的狭义相对论系统。



为了达到“看起来”没有引力,需要选择一个特定参考东西。从数学角度上讲,就是选择一个类似坐标系的东西,就比如著名的爱因斯坦电梯,只要电梯选择自由下落,那么电梯里面看起来是没有引力了。

所以,狭义相对论是广义相对论的一种在没有引力作用下的特殊情况。


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