作业帮请告诉我相对论究竟是讲什么的?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/15 07:31:16
请告诉我相对论究竟是讲什么的?
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1905年爱因斯坦（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.这个理论形成了一个著名的公式：E=MC2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.其二：任何物体以光速运动时,其长度将会缩短为零.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.
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.
1915年发表了他的广义相对论.他解释了引力作用和加速度作用没有差别的原因.他还解释了引力是如何和时空弯曲联系起来的,利用数学,爱因斯坦指出物体使周围空间、时间弯曲,在物体具有很大的相对质量（例如一颗恒星）时,这种弯曲可使从它旁边经过的任何其它事物,即使是光线,也改变路径.广义相对论指出,时空曲率将产生引力.当光线经过一些大质量的天体时,它的路线是弯曲的,这源于它沿着大质量物体所形成的时空曲率.因为黑洞是极大的质量的浓缩,它周围的时空非常弯曲,即使是光线也无法逃逸.
几百年来牛顿的经典力学使众多人信服,因为他适用于低速、宏观的惯性系.而相对论适用于高速（接近光速）的或微观的量子态以及非惯性系,人们很难通过实验得以证实和观察,所以很多人无法接受这一事实.但相对论可以很好的解决这一问题.因此说相对论是现代物理学的奠基石.
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,实际是绕着地球表面的大圆走.