谁能讲讲相对论是怎么回事? 相对论主要讲的是什么?为什么很少人看懂?

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-14
普通物理学1

一、伽利略相对性原理和经典力学时空观

惯性系:一个不受外力或外力合力为0的物体,保持静止或匀速直线运动不变,这样的参考系,叫惯性参考系,简称惯性系。
(新想法:如果认识到非贯性系力产生的原因,在进行物理实验时将此力(惯性力)一并计算,那么就与跳出非惯性系,在惯性系中实验得到一样的结论,就可以把非惯性系当成惯性系对待——这与广义相对论的相对性原理是类似的)

一切彼此作匀速直线运动的惯性系,对于描写机械运动的力学规律来说是完全等价的,在一个惯性系的“内部”所作的任何力学实验,都不能确定这一惯性系本身是在静止状态,还是在作匀速直线运动。这个原理叫力学相对性原理,或伽利略相对性原理。

牛顿说:“绝对的、真正的和数学的时间自己流逝着,并由于它的本性而均匀地、与任一外界对象无关地流逝着。”“绝对空间,就本性而言,与外界任何事物无关,而永是相同的和不动的。”(见牛顿著作《自然哲学的数学原理》)

二、狭义相对论的提出背景

在19世纪末,人们知道光速是有限的,在测量光速时发现,木星卫星发出的光,到达地球的时间是相同的,而不管地球是朝向卫星运动还是背向卫星运动。这不符合物体运动的速度叠加原理(A参照系相对于B参照系速度为v1,A上发出相对A速度为V2的物体,物体相对于B速度为V1+V2),而符合波的性质,因为当时已知的所有波都有介质,因此人们假设光也有介质,定名为“以太”,光在以太中稳定传播,所以与地球的运动无关。
由于地球并非宇宙中的特殊天体,以太应该对地球有相对运动,而著名的迈克耳孙(A.A.Michelson)和莫雷(E.W.Morley)实验证明了相对地球运动的以太不存在,也就是说,如果存在以太,以太就是对地球静止的,这里和一些人认为的证明了以太不存在,叙述上有一点点区别。

1905年,爱因斯坦提出两条假设:
1。相对性原理:物理学在一切惯性参考系中都具有相同的数学表达形式,也就是说,所有惯性系对于描述物理现象都是等价的。(够绝对的)
2。光速不变原理:在彼此相对作匀速直线运动的任一惯性参考系中,所测得的光在真空中的传播速度都是相等的。

1964年到1966年,欧洲核子中心(CERN)在质子同步加速器中作了有关光速的精密实验测量,直接验证了光速不变原理。实验结果是,在同步加速器中产生的一种介子(写法是派的0次方)以0.99975c的高速飞行,它在飞行中发生衰变,辐射出能量为6000000000eV的光子,测得光子的实验室速度仍是c。

三、狭义相对论时空观

狭义相对论为人们提出了一个不同于经典力学的时空观。按照经典力学,相对于一个惯性系来说,在不同的地点、同时发生的两个事件,相对于另一个与之作相对运动的惯性系来说,也是同时发生的。但相对论指出,同时性问题是相对的,不是绝对的。在某个惯性系中在不同地点同时发生的两个事件,到了另一个惯性系中,就不一定是同时的了。经典力学认为时空的量度不因惯性系的选择而变,也就是说,时空的量度是绝对的。相对论认为时空的量度也是相对的,不是绝对的,它们将因惯性系的选择而有所不同。所有这一切都是狭义相对论时空观的具体反映。

同时的相对性

现举一个假想实验,一列匀速运动的火车,车头和车尾分别装有两个标记A1、B1当他们分别与地面上的两个标记A、B重合时,各自发出一个闪光。在A、B的中点C和A1、B1的中点C1,各装一个接受器,C点将同时接收到两端的信号,而信号传递需要时间,在这段时间内火车向前运动了,所以C1先收到车头的信号,后收到车尾的信号。也就是说,不同的参照系没有认为两个事件都是同时发生的。“同时”有相对性。

四、洛伦兹坐标变换

洛伦兹公式是洛伦兹为弥补经典理论中所暴露的缺陷而建立起来的。洛伦兹是一位理论物理学家,是经典电子论的创始人。

坐标系K1(O1,X1,Y1,Z1)以速度V相对于坐标系K(O,X,Y,Z)作匀速直线运动;三对坐标分别平行,V沿X轴正方向,并设X轴与X1轴重合,且当T1=T=0时原点O1与O重合。设P为被“观察”的某一事件,在K系中观察者“看”来。它是在T时刻发生在(X,Y,Z)处的,而在K1系中的观察者看来,它是在T1时刻发生在(X1,Y1,Z1)处的。这样的两个坐标系间的变换,我们叫洛伦兹坐标变换。
在推导洛伦兹变换之前,作为一条公设,我们必须假设时间和空间都是均匀的,因此它们之间的变换关系必须是线性关系。如果方程式不是线性的,那么,对两个特定事件的空间间隔与时间间隔的测量结果就会与该间隔在坐标系中的位置与时间发生关系,从而破坏了时空的均匀性。例如,设X1与X的平方有关,即X1=AX^2,于是两个K1系中的距离和它们在K系中的坐标之间的关系将由X1a-X1b=A(Xa^2-Xb^2)表示。现在我们设K系中有一单位长度的棒,其端点落在Xa=2m和Xb=1m处,则X1a-X1b=3Am。这同一根棒,其端点在Xa=5m和Xb=4m处,则我们得到X1a-X1b=9Am。这样,对同一根棒的测量结果将随棒在空间的位置的不同而不同。为了不使我们的时空坐标系原点的选择与其他点相比较有某种物理上的特殊性,变换式必须是线性的。

先写出伽利略变换:X=X1+VT1; X1=X-VT
增加系数k,X=k(X1+VT1); X1=k1(X-VT)
根据狭义相对论的相对性原理,K和K1是等价的,上面两个等式的形式就应该相同(除正负号外),所以两式中的比例常数k和k1应该相等,即有k=k1。
这样, X1=k(X-VT)
为了获得确定的变换法则,必须求出常数k,根据光速不变原理,假设光信号在O与O1重合时(T=T1=0)就由重合点沿OX轴前进,那么任一瞬时T(由坐标系K1量度则是T1),光信号到达点的坐标对两个坐标系来说,分别是 X=CT; X1=CT1
XX1=k^2 (X-VT)(X1+VT1)
C^2 TT1=k^2 TT1(C-V)(C+V)
由此得
k= 1/ (1-V^2/C^2)^(1/2)

于是
T1=(T-VX/C^2) / (1-V^2/C^2)^(1/2)
T= (T1+VX/C^2)/ (1-V^2/C^2)^(1/2)

爱因斯坦假设:
  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。”

我来简单的讲一点吧 我懂得也不多 但是全是自己写的 不是复制的
相对论主要讲的就是相对性 就是在不同的参考系下看一个事件的不同影响 当然速度必须很大 要不然就是普通参考系了 高中学过的参考系的转换都是伽利略变换 很简单 ,相对论讲的是洛伦兹变换 变换公式你记下来就基本上能解决很多运动问题 而且相对论的基本点是运动事件不变性 就是你不管在哪个参考系看一个事件 那这个事件发生的事件是不变的 就是说光速是不变的 太复杂了……我都不知道讲什么了

相对论就是再讲不同的时空观,与我们感性的对这个世界的认识不太一样。楼主可以看一看<时间简史>,易懂。

谁可以给我讲一下相对论~

相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由阿尔伯特·爱因斯坦创立,依据研究的对象不同分为狭义相对论和广义相对论。相对论的基本假设是相对性原理,即物理定律与参照系的选择无关。
狭义相对论和广义相对的区别是,前者讨论的是匀速直线运动的参照系(惯性参照系)之间的物理定律,后者则推广到具有加速度的参照系中(非惯性系),并在等效原理的假设下,广泛应用于引力场中。相对论极大地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”、“弯曲时空”等全新的概念。它发展了牛顿力学,推动物理学发展到一个新的高度。
狭义相对性原理是相对论的两个基本假定,在目前实验的观测下,物体的运动与相对论是吻合很好的,所以目前普遍认为相对论是正确的理论。
狭义相对论的意思就是其实根本就不存在一个绝对统一的时间,你的时间是你的,我的时间是我的。除非咱们俩处于相对静止(也就是相对位移矢量速度为零)或相对匀速直线运动的运动状态中,否则,咱们俩的时间根本没什么关系,甚至都没有比较的必要。
跟你说太深,你也不可能立刻就理解,如果感兴趣,你可以看看斯蒂芬·霍金的《时间简史》中英文对照版。

比如说:钟楼的外墙上挂着一面钟,从它的三根指针全部重合的那一瞬间开始,你所乘坐的光速飞船垂直于钟面作匀速直线运动(光速)。你想一下:你能看到这面钟的秒针是在做什么运动?
我可以现在就回答你:你只能看见秒针永远在摆动的第一秒,因为:秒针摆动到第二秒的影像根本传不到你的眼睛里面!为什么呢?因为,你在做的就是光速直线运动,而影像传播的速度也是光速,所以只有第一秒的影像因为出发时间跟你相同,所以能够勉强赶得上你,紧紧地跟着你;而第二秒的影像因为比你出发的时间迟了一秒钟,所以第二秒的影像根本就赶都赶不上你。综上所述,你只能看见秒针在第一秒摆动,看不见秒针摆到第二秒···
其实用狭义相对论来理解,钟楼那里的时间,相对于你来说,已经停止了,永远的停在了你出发时的那一秒···
为什么呢?因为你的运动速度达到了光速!
狭义相对论是什么意思呢?就是“你运动的速度越快 一秒钟的时间就越长 ”
长到什么样的一个程度呢?当你运动的速度达到光速那么快的情况下,一秒钟的时间就会变成无限长,长得好像时间都“停止”了,整个世界都好像是“凝固”了那样···
狭义相对论就是用来描述在物体发生高速运动时,会发生的“钟慢、尺缩、质量大”的相对效应

顺便介绍一下广义相对论,就是说万有引力其实根本就不是一种作用力,只是因为凡是具有质量的物质或物体所存在的空间与时间(时空)都是扭曲的,不平坦的,其扭曲的原因就是因为质量的存在,正因为这种扭曲,使得周围的物体或物质的运动趋势趋向于扭曲时空的中心点方向,所以从表象上面看上去,就像是被某种拉力所牵引而形成。所以,万有引力就是时空被质量所扭曲的一种表现形式,这种表现形式长久以来都给人们留下一种错觉,使得人们误以为万有引力是直接作用在物质或物体上的一种力。
参考资料仍然是斯蒂芬·霍金的《时间简史》中英文对照版

希望能够对你有帮助!

相对论(英语:Theory of relativity)是关于时空和引力的理论,主要由爱因斯坦创立,依其研究对象的不同可分为狭义相对论和广义相对论。相对论和量子力学的提出给物理学带来了革命性的变化,它们共同奠定了现代物理学的基础。
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”、“弯曲时空”等全新的概念。不过近年来,人们对于物理理论的分类有了一种新的认识——以其理论是否是决定论的来划分经典与非经典的物理学,即“非经典的=量子的”。在这个意义下,相对论仍然是一种经典的理论。
爱因斯坦相对论分为狭义相对论和广义相对论,其中狭义相对论主要讨论的是时空的结构。他认为空间和时间并不是相互独立,而是存在着紧密的联系,因此,时间流失的速度和物体运动的速度有关。同时这个理论也说明光的速度是全宇宙当中最快的。狭义相对论还提出质量和能量之间是可以转换,这就是大名鼎鼎的爱因斯坦方程式。
广义相对论讨论的主要是引力,论证了质量大的物体会让时空扭曲,这可能感觉有点玄幻。举一个容易理解的例子,当我们把一个铅球放在一层薄薄的橡胶薄膜上的时候,薄膜就会发生弯曲变形,同样的道理,大质量的物体就相当于大理石,而橡胶薄膜就像时空,物体质量越大,时空就扭曲得越厉害,它周围的物体也会受到更大的拉力。
很少人看懂相对论,是因为想要真正理解相对论,需要学很多门学科,在物理、数学、逻辑学等学方面也都需要很深的造诣。我们感觉到的相对论的高深莫测,实际并不是由数学问题造成,而是由相对论数学立式、逻辑推理严重脱离实际造成 。

扩展资料相对论主要在两个方面有用:一是高速运动(与光速可比拟的高速),一是强引力场。
值得一提的是,原子弹的出现和著名的质能关系式(E=mc2)关系不大,而爱因斯坦本人也肯定了这一点。质能关系式只是解释原子弹威力的数学工具而已,对实作原子弹意义不大。
相对论直接和间接地催生了量子力学的诞生,也为研究微观世界的高速运动确立全新的数学模型。
参考资料:百度百科-相对论


#束程方# 谁能给我简单的解释一下“相对论”! -
(18497692220): 广义的相对论是指相对概念的论述,最常见的相对概念是大-小、多-少,相对于1,10是多的,相对于100,10是少的.通常所说的相对论,特指爱因斯坦相对论.相对论的产生,全部是由特定的人从特定的角度去论述问题,而全面的论述问题,无...

#束程方# 谁能简单的告诉我相对论说的是什么? -
(18497692220): 狭义相对论,简单来说就是你和你朋友,你站着不动,你朋友向前跑.一只小鸟从你门头上飞过,在你朋友脑袋上飞.你看着小鸟在飞,你朋友就觉得小鸟没动.结果随着参照系的不同 相对 不同.

#束程方# 相对论?谁能解释一下?
(18497692220): 实质上,相对论的内容是:空间和时间不是绝对的,而是既相对于观察者,又相对于被 观察者;一个人移动得越快,这种效果就越明显.我们永远也无法将自己加速到光的...

#束程方# 相对论是怎么回事? 简明扼要
(18497692220): 相对论的基本假设是相对性原理,即物理定律与参照系的选择无 大质量物体扭曲时空改变物体行进方向关.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(惯性参照系)之间的物理定律,后者则推广到具有加速度的参照系中(非惯性系),并在等效原理的假设下,广泛应用于引力场中.相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱.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领域.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.相对论颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念,提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念.

#束程方# 谁能帮我简单的解释一下相对论?
(18497692220): 狭义相对论可以这么理解.你现在看到的和测量到的所有一切都是光传递的信息吧.如果你跑的和光一样快,在表的秒针移动到下一秒的同时你向任何方向以光速跑.就是你追着那个秒针动的时候发出的光一起跑,那么你就会永远都只会看到好...

#束程方# 相对论是怎么回事啊?具体点
(18497692220): 爱因斯坦的相对论是为解释高速运动的粒子,运动规律不符合牛顿定律,而符合洛伦兹规律的原因而发现. 为此他做了两条假设:不同参照系的运动规律,存在相同的数学形式;光速在不同参照系中相同. 狭义相对论讲贯性系中存在相对论效...

#束程方# 谁能解释一下相对论 -
(18497692220): 【狭义理论】狭义相对论的概念 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...

#束程方# 相对论是咋回事
(18497692220): 相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由爱因斯坦(Albert Einstein)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领域.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.

#束程方# 相对论是怎么回事??
(18497692220): 相对论分两种:狭义相对论和广义相对论 简单来讲,狭义相对论就是两个原理---狭义相对性原理和光速不变原理,前者是说在不同的参考系种,一切物理定律都是相同的,后者是说真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 广义相对论就是在狭义相对论的升级咯,就是说"在任何参考系中,物理规律都是相同的,还有一个很重要的结论,就是等效原理. PS:其实相对论是一个很抽象的东西,如果是有兴趣的话,就应该去买书仔细研究,那要是应付考试的话,记几个结论就可以了,我个人就比较欣赏时间间隔的相对性,这个结论其实简单来讲就是,如果等于光速,时间就会停止,那如果超越光速,就可以回到过去,穿越时空!是不是很有魔幻色彩啊~

#束程方# 相对论是怎么回事
(18497692220): 相对论是关于时空和引力的理论,主要由爱因斯坦创立,依其研究对象的不同可分为狭义相对论和广义相对论. 相对论的基本假设是相对性原理,即物理定律与参照系的选择无关.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...