03.02 為什麼相對論中要分廣義相對論和狹義相對論呢?你怎麼看?

宇宙觀察記錄


大家讓一下,這是我的問題:

狹義和廣義相對論主要的差別在於,是否有引力場的存在。

聽不懂,沒事!看下面。

愛因斯坦最開始是於1905年提出的狹義相對論。狹義相對論以光速不變原理為基礎,它是假設在毫無外力,只有慣性勻速前進的情況下,探討時間和空間的關係,得出了時間膨脹效應等結論,認為速度越快時間越慢,長度也會變短。

這一理論挑戰了原先認為時間和空間是兩個獨立存在的觀念,成為一個革命性的理論。

但絕對沒有外力存在的時空是不存在,實際上宇宙的時時處處都存在著各種力的角逐。

於是,在狹義相對論的基礎上,1916年愛因斯坦完成並發表了他的廣義相對論。

廣義相對論把引力場引入到了相對論中,重新詮釋了牛頓的經典力學。

廣義相對論認為大的質量改變了時空的分佈,進而產生了萬有引力,進而主導了宇宙的千變萬化。


愛因斯坦的相對論徹底改變了物理學,由此成為有史以來最為的物理學發現之一。

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這個問題你要放到愛因斯坦當年的思路上去理解。

在愛因斯坦那個年代,大概是1902年左右,那時候已經有了電燈電報,慈禧太后也見過了電燈電報——那是一個電氣時代的開端。電氣時代的理論基礎是什麼?一般人可能不知道,其實就是現在我們大學物理系學的一本教材《電動力學》。這《電動力學》不是講電動機的,而是講麥克斯韋方程。麥克斯韋方程天生就不考慮引力,所以麥克斯韋天生就描述電磁場,結果當時大家發現,情況十分微妙:電磁波的速度從方程裡可以看出來,居然是光速。那麼問題來了,我們知道速度是依賴於參考系的,那個這個電磁波的速度等於光速,是在什麼參考系裡說的?後來愛因斯坦進行了研究,結果大吃一驚,發現對任何慣性參考系,這個電磁波的速度都是光速——這其實等價於就是狹義相對論。

於是,1905年之後,愛因斯坦完整發展了狹義相對論的全部思想。這個理論十分精彩。

後來,為了解決狹義相對論與萬有引力的矛盾,愛因斯坦得到了廣義相對論——這個理論相當於武學中的《易筋經》,沒有十分的功力很難學會。


瀟軒


如果你高中畢業了,並且上物理課沒有玩手機的話,那用一句話就可以說明白。

狹義相對論只適用於慣性系,相對適用面比較窄,所以叫狹義。而廣義相對論可以適用於非慣性系,適用範圍更廣,所以叫廣義相對論。

如果沒上過高中,那麼簡單解釋一下,慣性系就是靜止或者迅速直線運動的參考系,非慣性系就是,加速運動的參考系。

上過高中,學過牛頓力學的話,應該知道,分析一個系統,選擇參考系是非常關鍵的。不同的參考系,結果就會不同。

而相對論之所以叫做相對論,其實說的就是關於參考系的一個屋裡定律,叫做相對性原理,或者相對性定律。

相對性原理是說,在任何一個慣性參考系中,物理定律都具有相同的形式。(心就是相對論的基本定理)。

比如說,你現在地上面上, 牛二定律F =MA ,如果你站在一個迅速運動的火車上,你觀測,牛二定律仍然成立,仍然是F =MA 。

這個我們平時生活中也很好理解,你坐在迅速行駛的火車上,感覺和靜止的房子裡沒什麼不同。

當然,這個只適用於迅速運動的,如果火車突然加速,我們明顯就會感覺到不同的。

相對論就是根據這個原理,結合實際物理現象,推算出其他高速運動的參考系是什麼樣的。

而後來愛因斯坦假設,非慣性系中,物理定律仍然具有一樣的形式,這個就叫廣義相對性原理了。

廣義相對論正是通過過這個基本原理,結合等效原理,既引力和加速度等效,或者說引力實際上是加速度的虛擬力這個原理,來推導出廣義相對論的。

那麼適合非慣性系,適用更廣泛的相對論就被叫做廣義,以前的只適合慣性系的,就只能叫狹義相對論了。


shawn25


因為任何理論包涵的範圍都有限,所有理論都不例外,比如基礎理論數學,你會發現有整數就有小數來補充,有有理數就有無理數來補充,有常數就要有可變數來補充,最大的那個集合叫數,但是它還是不完整,因為還要有一個非數和它對應,什麼叫非數,就是加上單位的數,數學解讀不了一個蘋果等於多少個梨,但是化學能,因為單位變了。

相對論是個不錯的理論,只是對多數人來說,過於複雜和苛刻,不能唯物的解讀就不要解讀,當數學公式就好,不然就背離了愛因斯坦的初衷,愛因斯坦解讀廣義相對論的後期,一樣困難重重,就如牛頓解讀萬有引力沒把自己逼瘋。經典力學足夠好用,學了相對論就輕視經典力學是毫無道理的。把經典力學的基礎打牢了,再去解讀相對論,感覺更好,不過,那科學是進步還是退步了?真有人把經典力學解讀超過牛頓也是進步,只是,難。感覺因為難才好玩的人,才是科學的源動力,沒有獨立思維的應試教育產物,是孔乙己一樣的杯具。


程俊傑70559097


狹義相對論,廣義相對論。其實我覺得這個“相對”一詞用的特別的好。

可以說他們毫無關係,也可以說他們密不可分。為什麼這樣去講?這就要看他們對比的對象了,任何的東西都是相對來說的。

把狹義相對論看成是一個實踐的理論,那麼廣義相對論就是解析這個實踐為什麼會成立。

都知道,哪怕一張薄薄的紙張,放在一個木凳子上,這個木凳子也是有變形的。那麼就用這個現象再來解釋一下我的看法。

狹義相對論是告訴你把一張紙放在凳子上,凳子會變形。而廣義相對論就是告訴你為什麼那麼薄的紙放在凳子上凳子能變形,因為紙再輕也有重量。

兩個合理卻不同的理論可能會造成同樣一個現象,而現象卻包含了能造成它的一切理論。這句話可能有點不好理解,下面我再舉個例子解釋一下這句話:在關於如何弄死一隻螞蟻的問題上,有兩個人給出了不同的理論,其中一個說:用腳踩一下就死了,因為腳的力量很大;另一個人說:用沸水燙一下就可以了,因為水的溫度很高。可以看出這兩個人的理論依據是不一樣的,這就相當於狹義相對論,而廣義相對論是告訴你螞蟻的承受能力是多少,只要超過這個點,那麼它就會死。如果這時候再來一個人說:用火燒幾秒鐘螞蟻就死了,又是一個完全不同的理論依據,但是依然沒有逃出廣義相對論的解釋——因為超出了它的承受範圍。

也就是說,狹義與廣義相對論在範圍上或許並不存在太多關係,但那時相對的,從某種程度上來講,我認為他們並不衝突。


龍哥Aan


愛因斯坦在大學時就閱讀過麥克斯韋的論文,對麥克斯韋的電動力學理論有比較深入理解,1905年的時候,他發表了論物體的電動力學的論文,以相對性原理和光速不變原理作為基本假設,以解釋電動力學裡面的許多用經典力學解釋不了的現象!包括比較著名的洛倫茲變換,都是基於兩條假設的自然推理!但愛因斯坦那時的相對論也有一個侷限性,即建立在慣性參考系基礎上的,通過引入閔可夫斯基的四維時空概念,十分順利的解決了電磁學裡面的相對論問題,但用同樣的方法去解決萬有引力時,他發現行不通!主要原因是萬有引力定律涉及到非慣性系,且引力和電場性質不一樣,於是他又花了10年時間另闢蹊徑,以等效原理為假設,黎曼幾何為工具,解決了引力的相對化難題!於是前者稱為狹義相對論,後者稱為廣義相對論!


上善若水54036


狹義相對論只在慣性系中成立,在非慣性系中不成立。愛因斯坦於是把狹義相對論推廣到非慣系中,並把引力也納入進來,這就是廣義相對論,狹義相對論成為廣義相對論的一個特例。


奪命追擊


簡單說來狹義相對論相當於牛頓物理觀裡的慣性系的運動學,只不過在牛那裡時間是獨立的,而相對論裡時間與空間有著不可分割的關聯。而廣義相對論則研究拓展到非慣性系相當於牛的動力學理論部分。區別是時間與空間不可分加上時間用四維空間來研究。質量的分佈及狀態使得空間發生彎曲,其中物體的運動不再是引力作用,而是沿著彎曲的四維空間的測地線的慣性運動。也可以認為牛理論物體在慣性系裡不受外力則持繼勻速直線運動被推廣。


user3970051362046


一個講的是電磁場與空間的關係。另一個是萬有引力場與空間的關係。你覺得能一樣嗎?


光速隨引力增加而減小


就是在不同步參照系描述運動的理論而已。所有的科學理論都是科學家們的作品,也可以說是一部推理小說。只不過作家寫的是生命活動的小說,物理學家寫的是沒有生命的小說。


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