淺談相對論建立

1、淺談相對論的建立淺談相對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)簡單的公式：e=mc2.如果用常人的語言表述，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，來源于狹義相對論的推論，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，相對論是愛因斯坦偉大思想無數(shù)晝夜思考而出的理論。相對論理論包

2、括兩類，第一種是狹義相對論，1905年愛因斯坦首次提出；第二種是廣義相對論，1916年正式提出。相對論是關(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于引力場的思考。一、狹義相對論一、狹義相對論狹義相對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，而牛頓的絕對時(shí)空觀念是錯(cuò)誤的，不存在絕對靜止的參照物，時(shí)間的測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想遠(yuǎn)離推出了洛倫茲變換，創(chuàng)立了狹義相對論。狹義相對論包括兩項(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，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)，稱為相對性假設(shè)。它是說，如果一個(gè)坐標(biāo)系相對于另一個(gè)坐標(biāo)系勻速運(yùn)動(dòng)而沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，則相對與這兩個(gè)坐標(biāo)系而言，則相對于在這個(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。很多人無法理解，認(rèn)為A與B相

5、對于對方均是相對運(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、廣義相對論二、廣義相對論狹義相對論存在兩個(gè)無法解決的問題，其一，相對論拋棄了絕對的時(shí)空觀，慣性系成為無法定義的概念，可以說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)。其二，萬有引力引起的困難，萬有引力最初的建立基礎(chǔ)立在

7、絕對時(shí)空觀的基石之上，必須加以修正，但萬有引力無法納入狹義相對論的原因使得萬有引力無法與相對論相統(tǒng)一。為了解決這兩個(gè)問題，愛因斯坦耗費(fèi)了十年時(shí)間建立了廣義相對論。針對第一個(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)引力場方程描述。所以廣義相對論的

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，測量有兩種方法，其一是測量質(zhì)量體的重量，也就是物體之間的萬有引力，這個(gè)質(zhì)量被稱為引力質(zhì)量，其二是根據(jù)質(zhì)量對于加速度的反抗來計(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法解釋這一點(diǎn)，