sd敢达独角兽:爱因斯坦的相对论到底是什么

来源:百度文库 编辑:神马品牌网 时间:2024/04/27 17:20:07
专业一些的回答 单又要让我看懂

狭义相对论是建立在四维时空观上的一个理论,因此要弄清相对论的内容,要先对相对论的时空观有个大体了解。在数学上有各种多维空间,但目前为止,我们认识的物理世界只是四维,即三维空间加一维时间。现代微观物理学提到的高维空间是另一层意思,只有数学意义,在此不做讨论。
四维时空是构成真实世界的最低维度,我们的世界恰好是四维,至于高维真实空间,至少现在我们还无法感知。我在一个帖子上说过一个例子,一把尺子在三维空间里(不含时间)转动,其长度不变,但旋转它时,它的各坐标值均发生了变化,且坐标之间是有联系的。四维时空的意义就是时间是第四维坐标,它与空间坐标是有联系的,也就是说时空是统一的,不可分割的整体,它们是一种”此消彼长”的关系。
四维时空不仅限于此,由质能关系知,质量和能量实际是一回事,质量(或能量)并不是独立的,而是与运动状态相关的,比如速度越大,质量越大。在四维时空里,质量(或能量)实际是四维动量的第四维分量,动量是描述物质运动的量,因此质量与运动状态有关就是理所当然的了。在四维时空里,动量和能量实现了统一,称为能量动量四矢。另外在四维时空里还定义了四维速度,四维加速度,四维力,电磁场方程组的四维形式等。值得一提的是,电磁场方程组的四维形式更加完美,完全统一了电和磁,电场和磁场用一个统一的电磁场张量来描述。四维时空的物理定律比三维定律要完美的多,这说明我们的世界的确是四维的。可以说至少它比牛顿力学要完美的多。至少由它的完美性,我们不能对它妄加怀疑。
相对论中,时间与空间构成了一个不可分割的整体——四维时空,能量与动量也构成了一个不可分割的整体——四维动量。这说明自然界一些看似毫不相干的量之间可能存在深刻的联系。在今后论及广义相对论时我们还会看到,时空与能量动量四矢之间也存在着深刻的联系。
广义相对论概述
相对论问世,人们看到的结论就是:四维弯曲时空,有限无边宇宙,引力波,引力透镜,大爆炸宇宙学说,以及二十一世纪的主旋律--黑洞等等。这一切来的都太突然,让人们觉得相对论神秘莫测,因此在相对论问世头几年,一些人扬言"全世界只有十二个人懂相对论"。甚至有人说"全世界只有两个半人懂相对论"。更有甚者将相对论与"通灵术","招魂术"之类相提并论。其实相对论并不神秘,它是最脚踏实地的理论,是经历了千百次实践检验的真理,更不是高不可攀的。
相对论应用的几何学并不是普通的欧几里得几何,而是黎曼几何。相信很多人都知道非欧几何,它分为罗氏几何与黎氏几何两种。黎曼从更高的角度统一了三种几何,称为黎曼几何。在非欧几何里,有很多奇怪的结论。三角形内角和不是180度,圆周率也不是3。14等等。因此在刚出台时,倍受嘲讽,被认为是最无用的理论。直到在球面几何中发现了它的应用才受到重视。
空间如果不存在物质,时空是平直的,用欧氏几何就足够了。比如在狭义相对论中应用的,就是四维伪欧几里得空间。加一个伪字是因为时间坐标前面还有个虚数单位i。当空间存在物质时,物质与时空相互作用,使时空发生了弯曲,这是就要用非欧几何。
相对论预言了引力波的存在,发现了引力场与引力波都是以光速传播的,否定了万有引力定律的超距作用。当光线由恒星发出,遇到大质量天体,光线会重新汇聚,也就是说,我们可以观测到被天体挡住的恒星。一般情况下,看到的是个环,被称为爱因斯坦环。爱因斯坦将场方程应用到宇宙时,发现宇宙不是稳定的,它要么膨胀要么收缩。当时宇宙学认为,宇宙是无限的,静止的,恒星也是无限的。于是他不惜修改场方程,加入了一个宇宙项,得到一个稳定解,提出有限无边宇宙模型。不久哈勃发现著名的哈勃定律,提出了宇宙膨胀学说。爱因斯坦为此后悔不已,放弃了宇宙项,称这是他一生最大的错误。在以后的研究中,物理学家们惊奇的发现,宇宙何止是在膨胀,简直是在爆炸。极早期的宇宙分布在极小的尺度内,宇宙学家们需要研究粒子物理的内容来提出更全面的宇宙演化模型,而粒子物理学家需要宇宙学家们的观测结果和理论来丰富和发展粒子物理。这样,物理学中研究最大和最小的两个目前最活跃的分支:粒子物理学和宇宙学竟这样相互结合起来。就像高中物理序言中说的那样,如同一头怪蟒咬住了自己的尾巴。值得一提的是,虽然爱因斯坦的静态宇宙被抛弃了,但它的有限无边宇宙模型却是宇宙未来三种可能的命运之一,而且是最有希望的。近年来宇宙项又被重新重视起来了。黑洞问题将在今后的文章中讨论。黑洞与大爆炸虽然是相对论的预言,它们的内容却已经超出了相对论的限制,与量子力学,热力学结合的相当紧密。今后的理论有希望在这里找到突破口。

要知道它容易,用弄懂它不容易。

想知道什么是相对论,先搞明白什么是“绝对论”---虽然没人提过“绝对论”.

牛顿在两三百年前对时间和空间所下的定义,即“绝对的空间,就其本质而言,是与任何外界事物无关的,它从不运动,并且永远不变.”;“绝对的、真实的时间,就其本质而言,是自行均匀流逝的,与任何外界事物无关。”

这是古典物理学的基础,在此基础上研究的运动规律。

爱因斯坦的相对论的基础,就是时间和空间的相对性,时间和空间可以相互转变。

我来给你回答我所理解的爱因斯坦相对论。您因该知道什么是维度吧。一条直线就是一维,可以用x表示。那么,平面的话,可以用平面坐标系表示,在一维直线的基础上加上一条轴就形成了平面坐标系,平面坐标系有两条轴,可以用x,y表示。如果是立体的,可以用三维坐标系表示,在平面坐标系的基础上再加上一条轴就形成了三维坐标系,三维坐标系有3条轴,用x,y,z表示。呵呵。您在中学里应该已经学过了吧。可是您想过没有,可不可以在三维坐标系的基础上再加上一条轴从而形成四维坐标系呢?从生活经验来看,好像不大可能。因为直线加上一条轴可以变成平面,平面加上一条轴可以变成立体,立体好像不可能再加轴了。从生活经验上来看是这样的。但是人类的生活经验实际上是非常有限的,因为人类的感觉器官产生的五感的功能是有限的,有许多东西是感觉不到的。这一点,人类以前很少意识到。比如,当物体高速运动时时间会变慢这一现象用人类的感官是感觉不到的,因为人类是地球生物,人类的感官进化出来是为了适应地球环境的,而地球上的物体又都是慢速的,慢速物体的时间变化效应是可以忽略不计的,因此地球生物无需进化出能感应时间变化效应的感觉器官。实际上,现代科学已经证明宇宙不止三维,至少有7个纬度,甚至更多。只是人类的感官感觉不到,只能用数学和试验的方法来得知。爱因斯坦相对论就是研究四维时空的学说(实际上宇宙中不止四维)。而四维时空就注定会有许多人类的常识觉得难以置信的现象,比如时空的变幻。那么什么是时空变换呢?据爱因斯坦相对论中所说,物体的运动速度越快则时间变化越慢。也就是说,如果您驾驶一艘接近光速运动的飞船环绕地球飞行,由于您的运动速度非常快,会导致您所在时空的时间变慢,出现“天上一天,地上一年”的现象。当您驾驶飞船重新回到地面上,你会发现地球上早已面目全非,而您自己却没有多大变化。这就是时空变化。也是爱因斯坦狭义相对论的内容。您现在懂了吗?

这就是爱因斯坦的相对论。

如果你的速度跟光速一样,你就会让时间瞬间停止。
如果你的速度超过了光速,你就会让时间倒流,你就会回到过去。

这是科学依据,是有真凭实据的。

每秒达到300000000千米的速度就是光速。不过至今没有哪个国家的高科技能达到光速