淺談相對(duì)論建立

1、淺談相對(duì)論的建立淺談相對(duì)論的建立沈健思想是起點(diǎn)，一切行動(dòng)都是誕生在腦海中的思想預(yù)演而出的行為，都是思想所孕育產(chǎn)生。思想升華為一個(gè)簡(jiǎn)單的公式：e=mc2.如果用常人的語(yǔ)言表述，即是：任何物質(zhì)粒子都相當(dāng)于一定的能量，能量的大小等于該物質(zhì)的質(zhì)量與光速的平方之積。這是著名的質(zhì)能公式，來(lái)源于狹義相對(duì)論的推論，表征了能量與質(zhì)量之間的本質(zhì)聯(lián)系。作為前沿物理思想中最令人難以理解并且迷惑的理論，相對(duì)論是愛因斯坦偉大思想無(wú)數(shù)晝夜思考而出的理論。相對(duì)論理論包

2、括兩類，第一種是狹義相對(duì)論，1905年愛因斯坦首次提出；第二種是廣義相對(duì)論，1916年正式提出。相對(duì)論是關(guān)于時(shí)空和引力的基本理論，與量子理論一起奠定了近代物理學(xué)的基礎(chǔ)。后者撐起了微觀領(lǐng)域堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而前者卻是宏觀大尺度宇宙的基本時(shí)空觀的徹底顛覆以及對(duì)于引力場(chǎng)的思考。一、狹義相對(duì)論一、狹義相對(duì)論狹義相對(duì)論的建立并非全都屬于愛因斯坦的功勞，借鑒了馬赫以及休謨關(guān)于時(shí)間與空間的哲學(xué)思想和前人諸如麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論以及淪落茲的變換公式等思想，1

3、905年愛因斯坦指出，邁克爾遜和莫雷干涉實(shí)驗(yàn)是將上說(shuō)明了關(guān)于以太的整個(gè)概念是多余的，光速是不變的，而牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀念是錯(cuò)誤的，不存在絕對(duì)靜止的參照物，時(shí)間的測(cè)量也是隨著參照系的不同而不同的，他一光速不變理論以及相對(duì)想遠(yuǎn)離推出了洛倫茲變換，創(chuàng)立了狹義相對(duì)論。狹義相對(duì)論包括兩項(xiàng)基本假設(shè)：1，物理規(guī)律在所有的慣性系中都具有相同的形式。2，在所有的慣性系統(tǒng)中，光在真空中的傳遞速度具有相同的c值。伽利略曾經(jīng)指出，運(yùn)動(dòng)的船與靜止的船的運(yùn)動(dòng)不可區(qū)分

4、，也就是說(shuō)，當(dāng)你在封閉的船艙里，與外界完全隔絕，那么即便你擁有最發(fā)達(dá)的頭腦也無(wú)法感知船是勻速的還是精致的，因?yàn)闆]有參考系。愛因斯坦降至引用，成為第一個(gè)假設(shè)，稱為相對(duì)性假設(shè)。它是說(shuō)，如果一個(gè)坐標(biāo)系相對(duì)于另一個(gè)坐標(biāo)系勻速運(yùn)動(dòng)而沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，則相對(duì)與這兩個(gè)坐標(biāo)系而言，則相對(duì)于在這個(gè)坐標(biāo)系中所做的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)而言，都不可能區(qū)分開兩個(gè)坐標(biāo)系。一直以來(lái)光在宇宙中傳播的介質(zhì)以太一直在被物理學(xué)界尋找，邁克爾遜與莫雷設(shè)計(jì)上的一個(gè)年輕。很多人無(wú)法理解，認(rèn)為A與B相

5、對(duì)于對(duì)方均是相對(duì)運(yùn)動(dòng)，為什么不是地球上的比飛船中的年輕呢？被認(rèn)為是雙生子伴謬，其實(shí)不論哪一種情況，總是會(huì)存在乘坐飛船的一個(gè)比留下的一個(gè)年輕。這個(gè)問題其實(shí)是時(shí)間度量的問題，異地參考系中時(shí)間如何度量？在雙生子理想實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，地球以及光速飛船顯然是兩個(gè)不同的參考系，在地球上的時(shí)鐘與飛船中的時(shí)鐘的時(shí)間不具備傳遞性，也就是時(shí)間是相對(duì)的，假設(shè)以地球上某一時(shí)刻開始，光速飛船啟動(dòng)，兩者的參考系不同，地球上的時(shí)鐘行走的距離遠(yuǎn)大于在飛船中的時(shí)鐘的行走，也

6、就是地球上的人年齡增大了。這里參考系不同，時(shí)間也是相對(duì)的，但最關(guān)鍵的一點(diǎn)是只有飛船是始終加速。二、廣義相對(duì)論二、廣義相對(duì)論狹義相對(duì)論存在兩個(gè)無(wú)法解決的問題，其一，相對(duì)論拋棄了絕對(duì)的時(shí)空觀，慣性系成為無(wú)法定義的概念，可以說(shuō)慣性系是慣性定律在其中成立的參考系。慣性定律的實(shí)質(zhì)是一個(gè)不受外力的物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，然而不受外力的意義沒有辦法確定，也因此慣性系的定義便陷入了邏輯循環(huán)。其二，萬(wàn)有引力引起的困難，萬(wàn)有引力最初的建立基礎(chǔ)立在

7、絕對(duì)時(shí)空觀的基石之上，必須加以修正，但萬(wàn)有引力無(wú)法納入狹義相對(duì)論的原因使得萬(wàn)有引力無(wú)法與相對(duì)論相統(tǒng)一。為了解決這兩個(gè)問題，愛因斯坦耗費(fèi)了十年時(shí)間建立了廣義相對(duì)論。針對(duì)第一個(gè)問題，愛因斯坦取消了慣性系在理論中的特殊地位，吧相對(duì)性原理推廣到非慣性系，因此第一個(gè)問題轉(zhuǎn)化成了時(shí)空結(jié)構(gòu)問題，而相應(yīng)的慣性力可以與引力問題并行為同一個(gè)問題。而對(duì)于第二個(gè)問題，愛因斯坦創(chuàng)立了引力理論。引力白描述為時(shí)空的一種幾何屬性，用一個(gè)引力場(chǎng)方程描述。所以廣義相對(duì)論的

8、基本原理為：1，等效原理，引力與慣性力等效。2，廣義相對(duì)性原理，所有的物理定律在任何參考系中都去相同的形式。等效原理要求，引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量必須相等。質(zhì)量是物體固有的屬性，測(cè)量有兩種方法，其一是測(cè)量質(zhì)量體的重量，也就是物體之間的萬(wàn)有引力，這個(gè)質(zhì)量被稱為引力質(zhì)量，其二是根據(jù)質(zhì)量對(duì)于加速度的反抗來(lái)計(jì)算，這個(gè)質(zhì)量被稱為慣性質(zhì)量。人們做了許多實(shí)驗(yàn)，都證明這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)出了相同的結(jié)論，兩者相同。牛頓早已意識(shí)到這一點(diǎn)，但是他自己的理論無(wú)法解釋這一點(diǎn)，